不听老人言,吃亏在眼前

中国现在还有人在努力推动中国的大对撞机!那个毫无意义的工程,将让那些顽固的傻瓜撞上南墙!那些好大喜功的人,将浪费中国的一大笔财富,满足其好奇心。

对自然世界的本质的研究探讨,必须是理论先行。中国的理论物理研究应该再加大一些科研投入,或可以取得世界领先的成果。

在国家财力许可的条件下,也可以花点钱来满足科学家的这种好奇心。何况还有政治需要,在政治优先的情况下,中国人还是玩得起这样的大玩具的。

但中国乃至全世界,仍然应该记得有杨振宁这样的科学家,提醒过关于建造中国大对撞机的科学的、理性的意见。龚先生也提出了龚学学术意见,我们的网站也发布过我们的意见。

正是中国谚语云:不听老人言,吃亏在眼前。

最终,实践将检验一切!时间将检验一切!历史将检验一切。

Inside the plans for Chinese mega-collider that will dwarf the LHC  https://www.nature.com/articles/d41586-018-07492-w?utm_source=briefing-dy&utm_medium=email&utm_campaign=briefing&utm_content=20181123

NEWS Q&A

Inside the plans for Chinese mega-collider that will dwarf the LHC

Physicist Wang Yifang, the mastermind behind the project, gives Nature an update on the ambitious project.
Prof. Wang Yifang sat in a lecture hall at Ruhr-Universitat Bochum. Periodic tables are visible on the walls behind him

Wang Yifang directs the Institute of High Energy Physics in Beijing.Credit: Tim Kramer/Ruhr-Universität Bochum

Physicists at Beijing’s Institute of High Energy Physics (IHEP) are are designing the world’s biggest particle smasher. If built, the 100-kilometre-circumference facility would dwarf the 27-kilometre Large Hadron Collider (LHC) at CERN, Europe’s particle-physics laboratory near Geneva, Switzerland — and would cost around half the price.

The ambitious 30-billion-yuan (US$4.3-billion) facility, known as the Circular Electron–Positron Collider (CEPC), is the brainchild of IHEP’s director, Wang Yifang. He has spearheaded the project since the discovery of the elementary particle called the Higgs boson at the LHC in 2012.

The CEPC will produce Higgs bosons by smashing together electrons and their antimatter counterparts, positrons. Because these are fundamental particles, their collisions are cleaner and easier to decipher than the LHC’s proton–proton collisions, so once the Chinese facility opens, in about 2030, it will allow physicists to study the mysterious particle and its decay in exquisite detail.

Last week, IHEP published a milestone report outlining the blueprint for the collider. Initial funding for research and development has come from the Chinese government, but the design is the work of an international collaboration of physicists and the team hopes to garner funding from around the world. (Researchers behind a long-planned rival ‘Higgs factory’ known as the International Linear Collider expect to learn by the end of this year whether Japan will stump up the cash to host it.)

The blueprints reveal that the Chinese collider would run in a circle 100 metres underground, at a location yet to be decided, and host two detectors. At the end of its ten-year lifespan, the electron–positron machine could be upgraded to collide protons at energies seven times those of the LHC at its peak. Ahead of the report’s publication, Nature spoke to Wang about the project.

After six years of design work, an international board of experts says the collider is ready to proceed. Construction could begin as early as 2022. What happens now?

We are working on the technology research and development (R&D) at the moment. No one has ever built a machine this large before, and we want to minimize the cost. Its specifications are different from those of any other machine in the world in the past, and we have to prove that it is feasible.

Two years ago, the collider’s international advisory committee said the project lacked international involvement. Has there been progress on that front?

It has not significantly changed, because international participation is still limited by the financial commitment of the international partners. They are all interested, but they need to get endorsement from their funding agencies. They are waiting to hear the Chinese government’s position on whether to fund it, and that decision depends on the outcome of the R&D. But CERN is working on a new European strategy for particle physics, so we hope that this time the CEPC can be included. A similar process will happen in the United States, probably in the next year or 2020. We hope it will be included in both.

A Chinese collider operating in the 2030s would be in direct competition with CERN’s own plans to build a successor to the LHC. Do you think there is a need for more than one mega-collider?

It’s too early to say this is a competition. I think it’s good to have different proposals and to explore the advantages and disadvantages of each proposal thoroughly. Then we can see which one is more feasible, and the community will decide.

Do you think the international community would accept China becoming the global centre of high-energy physics, given that the country lacks free access to the Internet and has significant government controls?

Such a centre would help China to become more internationalized, more open towards the world. And it is going to bring more resources to the scientific community. People at the very beginning may feel that it is not as convenient compared to Switzerland. But we hope that the collider would be a good thing, at least for the Chinese. Also, I don’t think this is going to be the only centre in the world. Historically, we always have had many particle-physics centres, although now we have fewer and fewer. But I really hope we’re not going to be the only one. If you have no competition in a field, at some point you’re going to die.

China is undergoing something of a boom in accelerator facilities at the moment. Tell me about some of those plans.

The spallation neutron source in Dongguan is now operating. It is small but good enough. IHEP is also planning a 1.4-kilometre-circumference light source to be built in Huairou, northern Beijing, at a cost of 4.8 billion yuan. This is a circular electron accelerator that can generate synchrotron radiation — X-rays with extremely high intensity. These are useful for almost every research discipline, including materials science, chemistry, biology, environmental science, geology and medicine. We believe the government is going to give its final approval for the project by the beginning of next year, and then we can start construction. We think it would be a world-leading machine. Most light sources are upgrades from existing machines, so they are limited. We can use the best configurations, the best technologies, without constraints.

The institute is also pitching to fly an experiment — a detector measuring highly energetic particles known as cosmic rays — on China’s crewed space station, set to launch in 2020. What will it do and how will it improve on existing experiments?

We want to know where cosmic rays come from, and how they get such high energy. Answers to these questions will help us to understand the Universe. We would also like to use it to search for new particles, such as dark matter, which cannot yet be generated by accelerators on Earth. One of today’s best experiments for studying this is the Alpha Magnetic Spectrometer (AMS) on the International Space Station, which has not yet seen clear evidence of dark matter. That means we need experiments that can detect more particles, and at higher energies. The High Energy Cosmic Radiation Detection experiment will be able to study particles roughly ten times the energy of the AMS, and measure their energies with better resolution. We’ve almost finished our design and we’re now trying to get support from the Chinese government. We’re probably talking about US$200 million to $300 million for the detector. It’s on the list of candidates for possible projects for the future Chinese space station. We have to wait, but I am optimistic.

Do you think high levels of science funding in China will continue?

The government is certainly interested in supporting science. They hope every penny they invest is worth something, and sometimes we in high-energy physics disappoint them — we’re not able to immediately generate results.

Has the political situation between the United States and China affected the relationship between the two countries’ scientists?

It’s difficult at the moment. If we organize a conference in China, people from US universities can come freely, but people working at US national laboratories say they can’t get permission. Also, going the other way, it’s very hard for Chinese scientists to get an invitation letter to those laboratories in the United States. I really hope this is just temporary and politicians can realize that the exchange of science and collaboration in science is mutually beneficial.

doi: 10.1038/d41586-018-07492-w

This interview has been edited for clarity and length.

爱因斯坦:机遇与眼光 | 杨振宁

杨振宁 
作者简介:杨振宁,著名理论物理学家,在统计力学和粒子物理学等领域贡献卓著。他与李政道于 1956 年共同提出宇称不守恒理论,因而获得 1957 年诺贝尔物理学奖。

本文作者:杨振宁

爱因斯坦:机遇与眼光 | 杨振宁

 杨振宁_网易订阅  http://dy.163.com/v2/article/detail/DUSH03LJ05322F8R.html

著名理论物理学家,爱因斯坦。

1

1905 年通常称为阿尔伯特爱因斯坦的“奇迹年” (Annus Mirabilis)。在那一年,爱因斯坦引发了人类关于物理世界的基本概念 (时间、空间、能量、光和物质) 的三大革命。一个 26 岁、默默无闻的专利局职员如何能引起如此深远的观念变革,因而打开了通往现代科技时代之门?当然没有人能够绝对完满地回答这个问题。可是,我们也许可以分析他成为这一历史性人物的一些必要因素。

首先,爱因斯坦极其幸运:他生逢其时,当物理学界面临着重重危机时,他的创造力正处于巅峰。换句话说,他有机会改写物理学的进程,这也许是自从牛顿时代以来独一无二的机遇。这种机遇少之又少。E.T. 贝尔 (Bell) 的《数学精英》(Man of Mathematics, New York: Dover Publications, 1937) 引用了拉格朗日 (J. L. Lagrange, 1736-1813) 的话:

“虽然牛顿确实是杰出的天才,但是我们必须承认他也是最幸运的人:人类只有一次机会去建立世界的体系。”

这里,拉格朗日引用的是牛顿的巨著《自然哲学的数学原理》(Principia Mathematica) 中第三卷即最后一卷前言中的话:

现在我要演示世界体系的框架。

‘Newton’, William Blake, 1795-1805

拉格朗日显然非常嫉妒牛顿的机遇。可是爱因斯坦对牛顿的公开评价给我们不一样的感觉:

“幸运的牛顿,幸福的科学童年……他既融合实验者、理论家、机械师为一体,又是阐释的艺术家。他屹立在我们面前,坚强、自信、独一无二。”

爱因斯坦有机会修正 200 多年前牛顿所创建的体系。可是这个机会当然也对同时代的科学家们开放。的确,自从 1881 年迈克尔逊―莫雷 (Michelson-Morley) 首次实验以及 1887 年第二次实验以来,运动系统中的电动力学一直是许多人在钻研的热门课题。令人惊奇的是,当爱因斯坦仍在苏黎世念书时,他已经对这个题目发生了浓厚的兴趣。1899 年他曾写信给他后来的太太米列娃 (Mileva Mari):

我还了赫姆霍兹的书,现正在非常仔细地重读赫兹的电力传播工作,因为我以前没能明白赫姆霍兹关于电动力学中最小作用量原理的论述。我越来越相信今天所了解的运动物体的电动力学与实际并不相符,而且可能有更简单的理解方式。(引自:Albert Einstein / Mileva Mari, The Love Letters, eds. Renn & Schulmann, translated into English by S. Smith, Princeton University Press, 1992.)

电流的磁效应,运动的电荷产生磁场其实就是相对论效应的体现,《论动体的电动力学》也正是爱因斯坦发表的第一篇关于狭义相对论的论文的题目

他追寻此更简单的理解方式,六年以后引导出了狭义相对论。

当时许多科学家对这个科目也极感兴趣。庞加莱 (L. H. Poincaré,1854-1912) 是当时两位最伟大的数学家之一,他也正在钻研同一个问题。事实上,相对性 (relativity) 这一名词的发明者并不是爱因斯坦,而是庞加莱。庞加莱在 1905 年的前一年的演讲《新世纪的物理学》(载:Physics for a New Century, AIP Publication on History, vol 5, 1986) 中有这样一段:

根据相对性原则,物理现象的规律应该是同样的,无论是对于固定不动的观察者,或是对于做匀速运动的观察者。这样我们不能,也不可能,辨别我们是否正处于这样一个运动状态。

这一段不仅介绍了相对性这个概念,而且显示出了异常的哲学洞察力。然而,庞加莱没有完全理解这段话在物理上的意义:同一演讲的后几段证明他没有抓住同时性的相对性(relativity of simultaneity)这个关键性、革命性的思想。

爱因斯坦也不是首位写下伟大的转换公式的人:

之前,洛伦兹 (H. A. Lorentz, 1853-1928) 曾写出这个公式,所以当时这个公式以洛伦兹命名,现在仍然是这样。可是洛伦兹也没能抓住同时性的相对性这个革命性思想。1915 年他写道:

我失败的主要原因是我死守一个观念:只有变量 t 才能作为真正的时间,而我的当地时间 t’ 仅能作为辅助的数学量。(转引自:Abraham Pais, Subtle is the Lord: The Science and the Life of Albert Einstein. Oxford: Oxford University Press, 1982, p. 167)

这就是说,洛伦兹有数学,但没有物理学;庞加莱有哲学,但也没有物理学。正是 26 岁的爱因斯坦敢于质疑人类关于时间的原始观念,坚持同时性是相对的,才能从而打开了通向微观世界的新物理之门。

几乎今天所有的物理学家都同意是爱因斯坦创建了狭义相对论。这对庞加莱和洛伦兹是否公平?要讨论这个问题,让我们先引用怀特海 (A. N. Whitehead, 1861―1947) 的话:

科学的历史告诉我们:非常接近真理和真正懂得它的意义是两回事。每一个重要的理论都被它的发现者之前的人说过。 (见:The Organization of Thought, Westport CT: Greenwood Press, 1974, p.127)

洛伦兹和庞加莱都没有抓住那个时代的机遇。他们致力于当时最重要的问题之一,即运动系统中的电动力学。可是他们都错失其重点,因为他们死守着旧观念,正如洛伦兹自己后来所说的一样。爱因斯坦没有错失重点是因为他对于时空有更自由的眼光。

要有自由的眼光 (free perception),必须能够同时近观和远看同一课题。远距离眼光(distant perception) 这一常用词就显示了保持一定距离在任何研究工作中的必要性。可是只有远距离眼光还不够,必须与近距离的探索相结合。正是这种能自由调节、评价与比较远近观察的结果的能力形成了自由的眼光。按照这一比喻,我们可以说洛伦兹失败了是因为他只有近距离眼光,而庞加莱失败了是因为他只有远距离眼光。

中国伟大的美学家朱光潜 (1897-1986) 强调过“心理距离”在艺术和文学创作上的重要性。我认为他的观念与上述的远距离眼光是一致的,只是在不同的学术领域而已。在最权威的爱因斯坦的科学传记 Subtle is the Lord (即前文所引 A. Pais 的著作) 中,作者选择这样一个词来描写爱因斯坦的性格:孤持 (apartness),并且在第三章开始时引述道:

“与其他人保持距离;单独地、孤立地、独自地。(《牛津英文词典》)”

的确,孤持、距离、自由眼光是互相联系的特征,是所有科学、艺术与文学创造活动中一个必要因素。

光电效应

1905 年爱因斯坦另一个具有历史意义的成果是他于 3 月间写的论文《关于光的产生和转化的一个启发性观点》(On A Heuristic Point of View Concerning the Generation and Conversion of Light )。这篇文章首次提出了光是带分立能量 hν 的量子。常数 h 由普朗克于 1900 年在其大胆的关于黑体辐射的理论研究中提出。然而,在接下来的几年里,普朗克变得胆怯,开始退缩。1905 年爱因斯坦不仅没有退缩,还勇敢地提出关于光量子的“启发性观点” 。这一大胆的观点当时完全没有受到人们的赞赏,从以下的几句话就可以看出这一点:八年后,当普朗克、能斯特 (W. H. Nernst)、鲁本斯 (Heinrich Rubens)、瓦尔堡 (O. H. Warburg) 提名爱因斯坦为普鲁士科学院院士时,推荐书上说:

“总之,我们可以说几乎没有一个现代物理学的重要问题是爱因斯坦没有做过巨大贡献的。当然他有时在创新思维中会错过目标,例如,他对光―量子的假设。可是我们不应该过分批评他,因为即使在最准确的科学里,要提出真正新的观点而不冒任何风险是不可能的。 (参见前引 A. Pais 的著作,p.382)”

这封推荐书写于 1913 年,其中被嘲笑的光―量子假 设 (hypothesis of light-quanta) 指的就是上述爱因斯坦于 1905 年大胆提出的想法。可是爱因斯坦不理这些嘲笑,继续把他的想法向前推进,于 1916 年至 1917 年确定了光量子的动量,进而发展为 1924 年对康普顿效应 (Compton effect) 的划时代的认识。

光量子这一革命性之观点产生的历史可以总结为:

1 、1905 年 爱因斯坦关于 E = hν 的论文

2 、1916 年 爱因斯坦关于 P = E/c 的论文

3 、1924 年 康普顿效应

在那些年里,在 1924 年康普顿效应确立之前,爱因斯坦完全孤立,因为他对光量子的深邃眼光不被物理学界所接受。

2

在 1905 年至 1924 年之间,爱因斯坦的研究兴趣主要在广义相对论。作为科学革命,广义相对论在人类历史上是独一无二的。其设想宏伟、美妙、广邃,催生了令人敬畏的宇宙学,而且它是一个人独自孕育并完成的,这一切让我想起《旧约》里的创世篇 (不知爱因斯坦本人是否曾想起这个比较)。

当然,我们很自然也会想起其他的科学革命,例如牛顿的巨著、狭义相对论、量子力学。不同之处:牛顿的工作确实是宏伟、美妙、广邃的。对。可是在他之前有伽利略(Galileo)、开普勒 (Kepler),还有更早的数学家和哲学家们的成果。他也不是当时唯一在寻求万有引力定律的人。狭义相对论和量子力学也都是影响深远的革命。可是它们是当时许多人研究的热门课题,都不是由一个人所创建的。

关于广义相对论,爱因斯坦没有抓住什么机遇,而是创造了这个机遇。他独自一人通过深邃的眼光,宏伟的设想,经过七八年孤独的奋斗,建立起一个难以想象的美妙体系。这是一次纯粹的创造。

3

广义相对论认为引力来自时空的弯曲

广义相对论代表引力场的几何化。自然而然它使爱因斯坦接着提出电磁场的几何化。从而又产生了将所有自然力几何化的想法,即统一场论。此发展成为他后半生的研究重点。例如,1949 年至 1950 年在普林斯顿高等研究中心他最后的研讨会上,他尝试着把电磁场 Fμν 合并成不对称的度量 gμν 。他这个尝试和他先前在同一方向所做出的努力一样,都没能成功。

由于没有成功,也由于自 20 世纪 20 年代初,爱因斯坦将其注意力几乎全部放在这项研究上而忽略了像固体物理和核子物理这些新发展的领域,他经常遭受批评,甚至被嘲笑。他对于统一场论的投入被描述为着魔 (obsession)。这种批评的一个例子是拉比 (I. I. Rabi, 1898―1988) 于 1979 年在普林斯顿举行的爱因斯坦百年纪念上所讲的话:

当你想起爱因斯坦于 1903 年或 1902 年至 1917 年的工作时,那是极其多彩的,非常有创造力,非常接近物理,有非常惊人的洞察力;然而,在他不得不学习数学,特别是各种形式的微分几何的时期以后,他就改变了。

他改变了他的想法。他的那种对物理学的伟大创意也随之改变了。

拉比是否正确呢?爱因斯坦有没有改变呢?

答案是:爱因斯坦的确改变了。改变的证据可以在他 1933 年的斯宾塞演讲 (Herbert Spencer Lecture)《关于理论物理学的方法》(On the Method of Theoretical Physics, New Nork: Oxford University Press, 1933) 中找到:

“……理论物理的公理基础不可能从经验中提取,而是必须自由地创造出来……经验可能提示适当的数学观念,可是它们绝对不能从经验中演绎而出……

但是创造源泉属于数学。因此,在某种意义上,我认为单纯的思考可以抓住现实,正如古人梦想的一样。”

虽然你可以同意或反对这些非常简要的论点,但是你必须同意它们强有力地描述了爱因斯坦在 1933 年关于如何做基础理论物理的想法,而且此想法相对于他早年的想法有极大的变化。

爱因斯坦自己对这一变化非常清楚。在他 70 岁出版的《自述》(Autobiographical Notes) 里,我们看到:

“……我作为一个学生并不懂得获取物理学基本原理的深奥知识的方法是与最复杂的数学方法紧密相连的。在许多年独立的科学工作以后,我才渐渐明白了这一点。”

很明显,在这一段里,“独立的科学工作”指的是他于 1908 年至 1915 年期间创建广义相对论的长期奋斗。长期奋斗改变了他。是否朝更好的方向改变了呢?拉比说:不是,他的新眼光变成徒劳无益的走火入魔。我们说:他的新眼光改写了基础物理日后的发展进程。爱因斯坦逝世几十年来,他的追求已经渗透了理论物理基础研究的灵魂,这是他的勇敢、独立、倔强和深邃眼光的永久证明。

本文节选自

我的世界观

阿尔伯特 · 爱因斯坦 著

方在庆 编译

中信出版集团

方在庆,1963年生,湖北天门人。1979年就读于吉林大学物理学系,1991年获武汉大学哲学博士学位。2001年入选中国科学院“百人计划”,自2002年起,任中国科学院自然科学史研究所研究员,博士生导师。研究方向为科学史、科学哲学和科学社会学,尤其关注爱因斯坦、德国的科学与现代化。曾先后任教于浙江大学、清华大学,担任美国麻省理工学院“杰出访问学者”,德国慕尼黑大学埃里克弗格林教席(Eric-Voegelin-Professur,C3)以及德国比勒菲尔德大学客座教授等。发表论文40多篇,出版论著和译作多本。

本文部分配图鸣谢

中科院物理所

* 本文来自《我的世界观》(阿尔伯特 · 爱因斯坦著,方在庆编译)中杨振宁所作序言
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孙昌璞:理论物理的六个趋势

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孙昌璞:理论物理的六个趋势

中科院物理所 2018-09-22 12:12:06

❖孙昌璞院士

孙昌璞:理论物理的六个趋势孙昌璞:理论物理的六个趋势物理学是研究物质及运动规律的基础科学。其研究内容可以概括为以下两个方面:第一、在更高的能量标度和更小的时空尺度上,探索物质世界的深层次结构及其相互作用规律;第二、面对由大量个体组元构成的复杂体系,探索超越个体特性的、“演生”出来的有序和合作现象。这两方面代表了两种基本的科学观——还原论(reductionism)和演生论(emergence)。前者把物质性质归结为其微观组元间的相互作用,旨在建立从微观出发的终极统一理论,是一代又一代物理学家的科学梦想;后者强调多体系统的整体有序和合作效应,把不同层次“演生”出来的规律当成自然界的基本规律加以探索。它涉及从固体系统到生命软凝聚态等各种多体系统,直接联系关乎日常生活的实际应用。

现代物理学通常从理论和实验两个角度探索以上的重大科学问题。利用科学实验方法,通过对自然界的主动观测,辅以理论模型或哲学上思考,先提出初步的科学理论假设,然后借助进一步的实验对此进行判定性检验。最后,据此用严格的数学语言精确、定量表达一般的科学规律,并由此预言更多新的、可以被实验再检验的物理效应。当现有的理论无法解释一批新的实验发现,物理学就要面临前所未有的挑战,有可能产生重大突破、诞生的新理论。新的理论在解释已有实验结果的同时,还将给出更一般的理论预言,引发新的实验研究。物理学研究这些内禀特征,决定了理论物理学作为一门独立学科存在的必要性以及在当代自然科学中的核心地位。

孙昌璞:理论物理的六个趋势理论物理学立足于科学实验和观察,借助数学工具、逻辑推理和观念思辨,研究物质的时空存在形式及其相互作用规律,从中概括和归纳出具有普遍意义的基本理论。由此不仅可以描述和解释自然界已知的各种物理现象,而且还能够预言此前未知的物理效应。需要指出,理论物理学通过当代数学语言和思想框架,使得物理定律得到更为准确的描述。沿循这个规律,作为理论物理学最基础的部分,20世纪初诞生的相对论和量子力学今天业已成为当代自然科学的两大支柱,奠定了理论物理学在现代科学中的核心地位。统计物理学基于概率统计和随机性的思想处理多粒子体系的运动,是二者的必要补充。量子规范场论从对称性的角度描述微观粒子的基本相互作用,为自然界四种基本相互作用的统一提供坚实的基础。

孙昌璞:理论物理的六个趋势关于理论物理的重要作用和学科发展趋势,我们分六点简述如下。

1、理论物理研究纵深且广泛,其理论立足于全部实验的总和之上。由于物质结构是分层次的,每个层次上都有自己的基本规律,不同层次上的规律又是互相联系的。物质层次结构及其运动规律的基础性、多样性和复杂性不仅为理论物理学提供了丰富的研究对象,而且对理论物理学家提出巨大的智力挑战,激发出人类探索自然的强大动力。因此,理论物理这种高度概括的综合性研究,具有显著的多学科交叉与知识原创的特点。在理论物理中,有的学科(诸如粒子物理、凝聚态物理等),与实验研究关系十分密切,但还有一些更加基础的领域(如统计物理、引力理论和量子基础理论),它们一时并不直接涉及实验。虽然物理学本身是一门实验科学,但物理理论是立足于长时间全部实验总和之上,而不是只针对个别实验。虽然理论正确与否必须落实到实验检验上,但在物理学发展过程中间,有的阶段性理论研究和纯理论探索性研究,开始不必过分强调具体的实验检验。其实,导致重大科学突破甚至科学革命的广义相对论、规范场论和玻色-爱因斯坦凝聚就是这方面的典型例证,它们从纯理论出发,实验验证却等待几十年、甚至近百年。近百年前爱因斯坦广义相对论预言了一种以光速传播的时空波动——引力波。直到2016年2月,美国科学家才宣布人类首次直接探测到引力波。引力波的预言是理论物理发展的里程碑,它的观察发现将开创一个崭新的引力波天文学研究领域,更深刻地揭示宇宙奥秘。

2、面对当代实验科学日趋复杂的技术挑战和巨大经费需求,理论物理对物理学的引领作用必不可少。第二次世界大战后,基于大型加速器的粒子物理学开创了大科学工程的新时代,也使得物理学发展面临经费需求的巨大挑战。因此,伴随着实验和理论对物理学发展发挥的作用有了明显的差异变化,理论物理高屋建瓴的指导作用日趋重要。在高能物理领域,轻子和夸克只能有三代是纯理论的结果,顶夸克和最近在大型强子对撞机(LHC)发现的Higgs粒子首先来自理论预言。当今高能物理实验基本上都是在理论指导下设计进行的,没有理论上的动机和指导,高能物理实验如同大海捞针、无从下手。可以说,每一个大型粒子对撞机和其它大型实验装置,都与一个具体理论密切相关。天体宇宙学的观测更是如此。天文观测只会给出一些初步的宇宙信息,但其物理解释必依赖于具体的理论模型。宇宙的演化只有一次,其初态和末态迄今都是未知的。宇宙学的研究不能像通常的物理实验那样,不可能为获得其演化的信息任意调整其初末态。因此,仅仅基于观测,不可能构造完全合理的宇宙模型。要对宇宙的演化有真正的了解、建立自洽的宇宙学模型和理论,就必须立足于粒子物理和广义相对论等物理理论。

3、理论物理学本质上是一门交叉综合科学。大家知道,量子力学20世纪的奠基性科学理论之一,是人们理解微观世界运动规律的现代物理基础。它的建立,导致了以激光、半导体和核能为代表的新技术革命,深刻地影响了人类的物质、精神生活,已成为社会经济发展的原动力之一。然而,量子力学基础却存在诸多的争议,哥本哈根学派对量子力学的“标准”诠释遭遇诸多挑战。不过这些学术争论不仅促进了量子理论自身发展,而且促使量子力学走向交叉科学领域,使得量子物理从观测解释阶段进入自主调控的新时代,从此量子世界从自在之物变成为我之物。近二十年来,理论物理学在综合交叉方面的重要进展是量子物理与信息计算科学的交叉,由此形成了以量子计算、量子通信和量子精密测量为主体的量子信息科学:它充分利用量子力学基本原理,基于独特的量子相干进行计算、编码、信息传输和精密测量,探索突破芯片极限、保证信息安全的新概念和新思路。统计物理学为理论物理研究开拓了跨度更大的交叉综合领域,如生物物理和软凝聚态物理。统计物理的思想和方法不断地被应用到各种新的领域,对其基本理论和自身发展提出了更高的要求。由于软物质是在自然界中存在的最广泛的复杂凝聚态物质,它处于固体和理想流体之间,与人们的日常生活及工业技术密切相关。例如,水是一种软凝聚态物质,其研究涉及的基础科学问题关乎人类社会今天面对的水源危机。

4、理论物理学在对具体系统应用中实现创新发展,并在基本的层次上回馈自身。从量子力学和统计物理对固体系统的具体应用开始,近半个世纪以来凝聚态物理学业已发展成当代物理学最大的一个分支。它不仅是材料、信息和能源科学的基础,也与化学和生物等学科交叉与融合,而其中发现的新现象、新效应,都有可能导致凝聚态物理一个新的学科方向或领域的诞生,为理论物理研究展现了更加广阔的前景。一方面,凝聚态物理自身理论发展异常迅猛和广泛,描述半导体和金属的能带论和费米液体理论为电子学、计算机和信息等学科发展的奠定了理论基础;另一方面,从凝聚态理论研究提炼出来的普适的概念和方法,对包括高能物理其它物理学科的发展也起到了重要的推动作用。BCS超导理论中的自发对称破缺概念,被应用到描述电弱相互作用统一的Yang-Mills 规范场论,导致了中间玻色子质量演生的Higgs机制,这是理论物理学发展的又一个重要里程碑。近二十年来,在凝聚态物理领域,有大量新型低维材料的合成和发现,有特殊功能的量子器件的设计和实现,有高温超导和拓扑绝缘体等大量新奇量子现象的展示。这些现象不能在以单体近似为前提的费米液体理论框架下得到解释,新的理论框架建立已迫在眉睫,如果成功将使凝聚态物理的基础及应用研究跨上一个新的历史台阶,也会为理论物理的引领作用发挥到极致。

5、理论物理的一个重要发展趋势是理论模型与强大的现代计算手段相结合。面对纷繁复杂的物质世界(如强关联物质和复杂系统),简单可解析求解的理论物理模型不足以涵盖复杂物质结构的全部特征,如非微扰和高度非线性。现代计算机的发明和快速发展提供了解决这些复杂问题的强大工具。辅以面向对象的科学计算方法(如第一原理计算、蒙特卡罗方法和精确对角化技术),复杂理论模型的近似求解将达到极高的精度,可以逐渐逼近真实的物质运动规律。因此,在解析手段无法胜任解决复杂问题任务时,理论物理必须通过数值分析和模拟的办法,使得理论预言进一步定量化和精密化。这方面的研究导致了计算物理这一重要学科分支的形成,成为连接物理实验和理论模型必不可少的纽带。

6、理论物理学将在国防安全等国家重大需求上发挥更多作用。大家知道,无论决胜第二次世界大战、冷战时代的战略平衡,还是中国国家战略地位提升,理论物理学在满足国家重大战略需求方面发挥了不可替代的作用。理论物理学家爱因斯坦、奥本海默、费米、彭桓武、于敏、周光召等人也因此彪炳史册。与战略武器发展息息相关,二战后开启了物理学大科学工程的新时代,基于大型加速器的重大科学发现反过来为理论物理学提供广阔的用武之地,如标准模型的建立。国防安全方面等国家重大需求往往会提出自由探索不易提出的基础科学问题,在对理论物理提出新挑战的同时,也为理论物理研究提供了源头创新的平台。因此,理论物理也要针对国民经济发展和国防安全方面等国家重大需求,凝练和发掘自己能够发挥关键作用的科学问题,在实践应用和理论原始创新方面取得重大突破。

为了全方位支持我国理论物理事业长足发展,1993年国家自然科学基金委员会设立“理论物理专款”,并成立学术领导小组(首届组长是我国著名理论物理学家彭桓武先生)。多年来,它凝聚了我国理论物理学家集体智慧,不断探索符合理论物理特点和发展规律的资助模式,培养理论物理优秀创新人才做出杰出的研究成果,对国民经济和科技战略决策进行了指导和咨询。为了更全面地支持我国的理论物理事业,“理论物理专款”持续支持我们编辑出版这套《21世纪理论物理及其交叉学科前沿丛书》, 目的是要系统全面介绍现代理论物理及其交叉领域的基本内容及其学科前沿发展,以及中国理论物理学家科学贡献和所取得的主要进展。希望这套丛书能帮助大学生、研究生、博士后、青年教师和研究人员全面了解理论物理学研究进展,培养对物理学研究的兴趣,迅速进入理论物理前沿研究领域,同时吸引更多的年轻人献身理论物理学事业,为我国的科学研究在国际上占有一席之地作出自己的贡献。

孙昌璞

中国科学院院士,发展中国家科学院院士

国家自然科学基金委员会“理论物理专款”学术领导小组组长

孙昌璞:理论物理的六个趋势内容简介

孙昌璞:理论物理的六个趋势《21世纪理论物理及其交叉学科前沿丛书》包括中英文的专著和基础理论,以相关专业领域的研究生为起点。主要内容有(包括但不限于):

(1)最深层次物质结构和动力学规律的前沿:量子场论及与宇宙学;粒子物理及与宇宙学;高能重离子碰撞和强子物理中动力学规律。

(2)凝聚态理论:强关联多电子系统的理论研究;受限小量子系统。

(3)跨学科理论研究新领域:理论物理与生命科学;有机固体和聚合物的理论物理研究;纳米材料设计的基础理论;量子信息。

本文摘编自《21世纪理论物理及其交叉学科前沿丛书》出版前言,标题为编者所加。

自然之道—-宇宙万物终极理论探索

自然之道—-宇宙万物终极理论探索

李小坚

摘要:本文面对人类关注的重大问题,探寻宇宙万物之终极理论。总结了龚学创新物理学理论与方法,展现了不同的物理统一理论。发展了第一原则,着重用东方整体观看待宇宙万物的相互依存、相互关联的关系,以此解决现代基础物理诸多重大开放问题。

一、宇宙创生,无中生有

什么是空间?什么是时间?什么是物质与暗物质?什么是宇宙存在?宇宙为什么能够存在?宇宙如何创生?这是东西方世界一直迷惑不解的大问题。这些是科学探索中最重大的问题。

https://www.nature.com/collections/mnwshvsswk (The biggest questions in science)

1.1 西方主流物理学的回答

英国科学家彭罗斯在其《通向实在之路》和《宇宙的轮回》 著作中,系统地总结了西方物理科学对宇宙万物理解的精华要点,为我们理解目前公认的宇宙法则提供了一个基本的综合指南。而霍金的著作《时间简史》、《大设计》都是关于宇宙结构与自然本性的相关知识,并对宇宙的起源、时空概念进行了阐述。然而,这样的大师仍然没有把握住自然的本质,没有把这些基本问题彻底搞清楚。直到今天,英国《自然》杂志网站上依然是未解决的最大的问题。

美国科普作家劳伦斯·M.克劳斯写的《无中生有的宇宙》,2011版一书说:宇宙的总能量一直为零,声称“量子真空”就是什么都没有。诺贝尔奖物理学得主Frank Wilczek回答“宇宙世界为什么是有而不是无”这个古老的问题的答案就是:因为’无’是不稳定的。 参见:http://www.csicop.org/sb/show/why_is_there_something_rather_than_nothing

国际主流物理并没有找到适合这个问题的正确答案。至今多位国际顶级物理科学家指出基础物理面对这些问题,仍然处在迷茫和困惑中。

如诺贝尔奖得主David Gross教授在2016年指出基础物理学现在面临的主要问题:

1),如何能够完全描述宇宙的起始和终结;

2),如何描述时间和空间的自然规律;

3),如何发现物理世界独特性和统一特性。

http://www.pptv1.com/?p=623 (Vision eulogy: the Post Checkmate Temper Tantrum fit )

如何描述和解决这些问题,这是国际物理学界公认的重大创新和革命的机会。

1.2 龚学创新物理学模型

龚学创新物理学是由美籍华人学者龚天任先生创立。在其著作《超统一理论》(Super Unified Theories,SUT,1984)已经推出了关于空间、时间、物质的基本理论。而且,发展了龚学理论的第一原则。

第一原则:这个宇宙的本质是虚空,从虚空中来,到虚空中去,并一直保持虚空的不变性。

龚学可以用一个方程表示空间、物质、时间的关系:

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

i是虚数,i^n1是i 的n1幂次,同样i^ n2和i^n3;

{n1, n2, n3}自然数取值范围(0,1,2,3)或(1,2,3,4);

DS是一个空间单元,DT一个时间单元;C是光速。

N是一个虚-实数域,而N方有四个可能的值。

N^ 2 = { + / – 1 ,+ / – 3 } …………(方程0’)

方程0以精确的方式连接时间、空间和物质。虚-实数域的N产生64个子空间。“方程0’”是一个选择规则。

当一个子空间有N ^2 = + / – 3,那么这个子空间是一个真正的实空间,相当于标准欧氏3维纯真空实空间(X,Y,Z)与3维虚空间(iX, i Y, i Z)。

当N ^2= + / – 1,这是一个子空间,事实上,是一个基本粒子。方程0包含48个这样的子空间,因此,给出48个基本粒子(费米子物质)。

以上描述称作为龚学宇宙创世方程。它既抽象简单,又高度概括地总结了自然之道的实质。关键是从这个方程出发,可以计算基本粒子精细结构常数,如Cabibbo角、Weinberg 角、Alpha或Beta值。这些常数是粒子物理的基石。可以描述宇宙学常数;可以精确描述暗物质、暗能量、可见物质成分,并预测了暗流值。描述了标准模型的粒子族结构与常数,计算了LHC新发现的所谓希格斯粒子能量值。科学界通过大量实验观察,这些结果已经获得非常精确的验证。

龚学创新物理学总体能够解决以下所有问题:

1.解释自然常数的由来,如电子精细结构常数、电子电荷e、光速C、普朗克常数 ħ 等。

2.给出标准模型SM中的亚原子粒子族,准确解释SM理论。

3.给出力的大统一方程,统一描述电磁力、弱力、强力和引力。

4说明量子力学原理的由来,并从理论中推导出测不准原理。

5 解释计算暗能量、暗物质以及普朗克数据中各成分比例的由来,其中普朗克CMB数据:暗能量(69.2%)、暗物质(25.8%)、可见物质(4.82%)计算模型。

6 解释宇宙常数(Λ)的由来并理论计算。

7 解释量子自旋(Quantum Spin) 的由来。

8 解释重子(BaryonGenesis ) 产生过程。

9 解释生命的产生的物理基础,包括意识与智能。

10统一的形式化语言体系(Formal and nature languages)。

11论证数学与物理的统一。

12 解释我们这个宇宙中所有一切的由来。

二、道法自然,中华神功

 在这个人类文明的世界中,只有2个模型能够准确回答{宇宙世界为什么存在,为什么是有而不是无?}。阐述这个问题有一个古代版本:中国的道学易经模型;另一版本是现代物理学新成就:龚学创新物理学模型。

2.1 易经思想,东方智慧

这个宇宙的创造机制是用4个步骤描述的。

S1,一个初始状态,虚无(无形):无极

S2,一个对称破裂过程(SBP):一画开天创造太极。

混沌宇宙是一个完全对称的无形的系统,必须打破这个对称,才能创造天地这个有形的宇宙。这个过程包括:1)对称性(无极);2)对称’破缺’,一画开天;3)该无极分成两部分(阴阳),这就是太极的诞生,结果就是“无极而太极”;4)太极(阴阳),宇宙二元互补基本要素。

S3,开始创建宇宙::一生二,二生三、三生万物。这样的对称性破缺(SBP)再重复2次,因此:兩仪生四像,四像生八卦。即2^3 = 8。

S4,然后,这个过程再重叠(重卦):所以,8 ^ 2 = 64。于是,易经的64卦完成了宇宙的构建。

现在,我们可以看到,这个宇宙创生过程都是清晰的。但是,这样的过程是否有意义?其真正的含义是什么?

2.2 太极系统同构于现代物理标准模型理论

一个太极系统,可以构成太极方程,从而,可以从无到有,产生万物!

太极方程:空间(物质)=N*C*时间

N 为太极空间结构,C为光速, 太极方程等价于方程0。

从此,可以真正计算的空间、时间、物质及质量。

N为太极空间结构,N={  (N1,N2,N3)},N1={1,i,-1, -i };N2={1,i,-1, -i };N3={1,i,-1, -i };

因为:U(1)={阴,阳};SU(3)={八卦,双重八卦};SU{2)={四像}。

从而,太极空间结构N=SU(3)xSU(2)xU1  ,  等价于 现代物理标准模型 SM。

而且,进一步有:

五行=SU(5)= 太极空间结构N=SU(3)xSU(2)xU1

证明:

因为,现代物理中,SU (N) 是米尔斯-杨振宁的对称群结构。

U(1)是么正群,即电磁二元结构;SU(2)是电弱统一对称群结构;SU(3)粒子结构。

以上结构合成: SU(3)xSU(2)xU1=现代物理标准模型SM。

而易经理论中:U(1)={阴,阳};

SU(2)={1,i,-1,-i } ;四像;

SU(3)={八卦,重八卦}

合并就是SU(3)xSU(2)xU1等价64卦像,这就是易经理论。

因此,太极空间结构N=64卦<= => 同构于 SU(3)xSU(2)xU1=现代物理标准模型SM。

而且:阴阳五行理论同构于SU(5)=SU(3)xSU(2)xU1。

更近一步,用现代物理理论详细分解:

用一个特殊的群理论描述{ 电磁数据拟合U(1)构成规范对称性,https://en.wikipedia.org/wiki/introduction_to_gauge_theory },它成为电磁理论。

然后,SU(2)表示李代数,对称群结构:见, https://en.wikipedia.org/wiki/Representation_theory_of_SU(2) 是用来描述质子、中子动力学。

因此,SU(3)×SU(2)×U(1)群将强子碰撞数据特设描述:

(https://www.physicsforums.com/threads/what-does-su-3-x-su-2-x-u-1-means.319841/),它成为粒子物理标准模型。

故:SU (3) x SU (2) x U (1) 描述 < ==> 成为基本粒子标准模型 SM (Standard Model of Particle Physics )

並且, SU(5) = SU (3) x SU (2) x U (1),请看: https://en.wikipedia.org/wiki/Georgi%E2%80%93Glashow_model .

并可参考:将电磁力,强力,弱力统一的是一个规范群为SU(3) × SU(2) × U(1)的规范场论  https://baijiahao.baidu.com/s?id=1572596058519573&wfr=spider&for=pc

2.3 易经真理,普世价值

是的,以上情况说明了如下难以忘怀的事实。我们从现代物理学理论探索的最前沿,回过头来发现:我们的老祖宗已经站在高山之巅。易学竟然就是现代物理学的终极真理的原始版本!

对于易经,当它变成一个道德体系时,主观选择的“人”作为这个宇宙的中心。当文王创立易经「卦辭」与「卦德」,天、人、地构成三才,三才又二、构成八卦以及重卦六爻。这六爻位置的变化,加之阴阳五行理论,演绎着自然世界、人的世界、生命世界的模拟运行。

我们发现:1)易经理论描述的是一个七色理论,对应的拓扑结构是一个面包圈。2)太极图谱,就是一个面包圈结构,因此,也是七色理论。

此上两点相互对应,从形象的实物描述到抽象语言描述构成了宇宙世界的终极理论古代版本。

因此,我们认为:易经理论获得了对宇宙的终极理论的直觉理解,这是中华民族的上古先贤已经完成了与宇宙真理的沟通。

《道德经》是东西方公认的最古老最智慧的思想理论。《道德经》第二章中说:“有无相生,难易相成,长短相形,高下相倾,音声相和,前后相随。”这个道理告诉我们,宇宙万物都是相互关联,相互依存的。

有人发现老子在《道德经》中揭示了宇宙万物的七大规律:第一是宇宙有无同在律;第二是宇宙有无作用律;第三是宇宙万物相依律;第四是宇宙圆满混同律;第五是宇宙自身调节律;第六是宇宙无限循环律;第七是宇宙无极存在律(陈如清)。特别是第三条:宇宙万物相依律中,老子所说的相生、相成、相形、相倾、相和、相随,便是宇宙万物相互依存的规律。而第七条:宇宙无极存在律,表明宇宙存在,既是极小存在,又是极大存在。这种存在的实质是其小无内,其大无外,宇宙即万物,万物即宇宙。老子道学将宇宙万物视为一个圆融的整体,太极球。即使阴阳分割以后,阴阳还是互补包容关系,即阴包含阳,阳包含阴。

万物相互依存、和谐相处,宇宙就是圆融一体的世界。这是一种终极真实。这样的道学哲学思想、宇宙世界观是东方哲学思想对宇宙万物和理解宇宙整体的正确认识。

西方道德系统是一个上帝赋予的系统,而不是客观的普世理论。中国的道德体系是建立在真理、终极物理学和正确的宇宙观的基础上的思想体系。这是一种超越道德与宗教的客观的普世理论,这就是为什么易经对西方产生了的很大影响,并将对人类认知产生终极的巨大影响。这是中华民族对人类的最大贡献。

《易经》太极八卦、阴阳五行与现代物理学, 《跨界物理学》之一 ,统一的宇宙 统一的理论,参见:  http://www.pptv1.com/?p=121

三、自然宇宙,完备和谐

 3.1 时间的复四维结构

龚学创始者在1980年就引入了虚实时间概念,构建了一个四维时间锥的描述:

这是一个对于我们这个宇宙世界的关于时间概念的新描述,这是一个完全创新的学说。这个时间锥包含实时间和虚时间,关键是同时包含现实时间t和反时间-t,虚时间it  和反虚时间-it。宇宙世界的一切事物都在这样的一个时间坐标中定位。这样,同时看到宇宙的现在和过去,真实和虚幻。这是大自然的大眼界所表达的时间概念!这是一个比霍金的时间更为先进的概念!这是一种神奇的眼光!这是一个全新的角度,并且指出这个时间锥的旋转给予自然宇宙的第一推动!

 3.2宇宙是复结构

 法国数学家庞加莱,英国彭罗斯很早就指出,宇宙世界可以看成复结构。而基于复结构的龚学方程0精确地描述了空间、时间和基本粒子的关系。

龚学宇宙世界中的时空和物质,就是三维欧氏空间的每一个维度上,叠加了复时间锥,并以此复时间锥的光速自旋驱动着三维空间以光速传播物质运动波的能量,其波动形式满足薛定谔方程。

因此,物质就是相空间的空间相位波(能量),同时,物质的运动Ψ(t)是宇宙万物的实物粒子的 状态空间的运动状态轨迹,随实时间连续变化的时间进程。物质从质能相空间看是波(相空间看),从时域状态空间看就是粒子运动轨迹。

连续的三维空间的复时间的描述表明龚学时间锥Ψt空间和物质围绕时间锥体作螺旋运动的结构特征。以此表明了时间的虚实交替变化,并推动宇宙作螺旋运动,并形成11维空间。(见下图右):

3.3 宇宙物理学是复数系统

数学与物理具有密切的联系,可以说是一对亲家,或是孪生兄弟。科学界公认数学作为描述客观世界的最佳语言,那么数学对于客观世界的描述是否是完备?从哥德尔所发现的哥德尔不完全性定理,说明数学本身还不完备。哥德尔不完全性

第一定理,说明任意一个包含一阶谓词逻辑与初等数论的形式系统,都存在一个命题,它在这个系统中既不能被证明为真,也不能被证明为否。哥德尔不完全性

第二定理说明,如果系统S含有初等数论,当S无矛盾时,它的无矛盾性不可能在S内证明。如果数学本身不完备,如何期望数学能够描述客观世界的客观规律的完备性。能否突破数学的局限性,发展完备、自洽的宇宙终极理论?

虽然,数学世界在实数范围的初等运算是不完备的,但是,现在有人已经认识到复数域的初等运算是完备的、自恰的。我们赞同物理世界可以用复数完全描述,只有发展复数系统,才可以发展完备的、自洽的物理理论。

我们注意到已经有这样的复数理论,如关屹瀛先生的《G超复时空论》。我们最近得知苑广明先生,在多重复数方面的研究做得不错,如描述易学理论,但还没有发展完备。

 

我们将讨论用复数理论描述量子信息论,特别是量子结构信息+量子传输信息,应该是一个二元方案,就还需要一些数学-物理工具,如多重复数,包括圈量子理论,以及如何描述自然智能的复量子信息理论?在宏观和微观世界还需要有实证的数据和实验结果。如何将多重复数描述与三旋理论联系起来描述物理世界的比前夸克更深入的底层,如何达到理论的完备一致,并发展应用。

因此,宇宙万物理论可以用复数描述,当然也可以采用多重复数描述,这将是一个很有意思的结果。

 四、统一物理,相互依存

宇宙自然本身是和谐统一的、相互关联、相互依存、互补包容的整体。古今中外,人类总想把这个宇宙自然存在的道理搞个明白。

物理学界一直在寻求统一物理学。物理学已经历次多次统一的尝试,已经建立了多个统一理论模型。

4.1. 《大统一理论》—(Grand Unified Theories,GUTs)

大统一理论,简称GUT,又称为万物之理。由于微观粒子之间存在四种相互作用力:万有引力、电磁力、强相互作用力、弱相互作用力。理论上宇宙间所有现象都可以用这四种作用力来解释。通过进一步研究四种作用力之间联系与统一,寻找能统一说明四种相互作用力的理论或模型称为大统一理论,但还包含不了引力。许多科学家包括杨振宁博士的理论,为标准模型理论及大统一理论的建立打下了基础。

1954年,杨振宁和米尔斯提出了著名的SU(N)群的规范理论,为除引力作用之外的三种相互作用建立了规范理论。后来格拉肖(S·L·Glashow)、温伯格(S·Weinberg)和萨拉姆(A·Salam)分别提出了将弱作用和电磁作用统一起来的SU(2)xU(1)群的规范理论,实现了弱电统一理论的贡献而获得了1979年诺贝尔物理学奖.。

1974年,美国科学家乔治和格拉肖提出了把强、弱、电三种相互作用统一在一起的SU(5)大统一理论。该理论认为:质子是不稳定的,估算出的质子寿命约为10^28-2.5×10^31年。而粒子物理实验得到的质子寿命的下限为10^31~10^32年,从而否定了SU(5)大统一理论。

2018年1月3日,杨振宁先生认为LHC探测到的新粒子是标准模型期待已久的希格斯玻色子,为基于规范场的标准模型理论画上了完美的句号。

4.2 超对称理论:

基于标准模型SM,西方主流物理花了近50年,发展了弦理论,后来的M弦、超弦SUSY。.为了克服大统一模型的缺点,科学家们对于是否存在着更大的对称性更加关注。1973年时有人提出来一个巧妙的数学结构,称为超对称(Super-Symmetry)理论。1984年又有人提出了超弦(Super-string)理论。按照这一理论,费米子和玻色子,通过规范作用可以互相转化。超对称理论形式十分美妙,可惜这些SUSY粒子至今都没有找到。

超弦理论认为微观粒子不是一个点,而是一条弦,并在弦的基础上形成一套量子化方法。弦理论预言宇宙除了三维空间外,还存在着额外维空间。

20世纪90年代,有人在10维空间弦理论的基础上提出了11维空间的膜(M)理论。膜理论使一些原本难以计算的对称参数可以用弦论工具来做严格的计算了。

大统一理论还有许多问题有待于探索和研究。虽然大统一理论还未获得成功,但是寻找四种相互作用统一的研究工作不会中断,科学家们仍在努力之中

为了把引力也统一为一种规范作用,还发展了环量子引力理论(Loop Quantum Gravity-LQG)。环量子理论与超弦理论不同。

国内邵常贵先生的《量子引力—-空时与引力的新体制》、《空间时间的量子理论》,深入研究和发展了LQG,已经基本完成了对四种力的统一,有望发展成为一个完整的统一理论。

今天主流物理学的统一梦想仍然没有实现。如威腾 和丘成桐的超弦理论,数学结构很漂亮,无任何现实实证,不能描述客观的自然世界。超弦理论已经被彻底批判,超弦理论已经公开投降,并必将被未来的物理学界抛弃。

特别是中国人独立自主地发展了多个理论学说,集结一起,看看是否有可能建立一个独立于世界的物理理论体系,形成中华统一物理学派。

4.3 吴岳良先生的超统一场论(hyperunified field theory

今年一月有报道:吴岳良发表物理学终极论文,打开爱因斯坦之谜新窗口。http://tech.sina.com.cn/d/i/2018-01-28/doc-ifyqyesy2887933.shtml

以下是报道的主要内容:

据中科院官方网站报道,中国科学院院士吴岳良在物理学大统一理论上实现重要突破。报道称,吴岳良在揭秘爱因斯坦统一场论的研究中取得突破,创建了超统一场论(hyperunified field theory)。该理论受相对论性狄拉克旋量理论、爱因斯坦广义相对论、杨-米尔斯规范理论和大统一理论的启发,并基于吴岳良前期发展的引力量子场论的研究成果,为揭示爱因斯坦统一场论理念中的不解之谜,探索终极统一理论打开了一扇新窗口。

吴岳良院士这次的研究成果是发表在《欧洲物理杂志C》上。据观察者网查询,《欧洲物理杂志》(European Physical Journal)C刊专门刊发粒子和场论领域文章,影响因子5.331。这意味着,除去《科学》、《自然》这样的综合期刊和《现代物理评论》《物理报道》这种只向知名科学家约稿的期刊,《欧洲物理杂志》在物理学专业内算得上是顶级水平。

而吴岳良本人不仅是中科院院士、973项目首席科学家,还有多个头衔加身,现任中国科学院大学常务副校长,也是中国引力波探测计划“太极计划”的首席科学家。根据“太极计划”,中国将于2033年发射引力波探测卫星组,成为世界最具雄心的理论物理学研究项目之一。

吴岳良在大统一理论上的研究也早有报道。2016年1月的一次报告会上,他用“超越爱因斯坦广义相对论”来描述自己的研究。

简单地说,现代物理学认为,自然界有四种基本相互作用力:万有引力、电磁相互作用力、弱相互作用力、强相互作用力。狭义相对论与量子力学统一而成的“量子场论”,已经能够将强、弱和电磁三种力统一描述,但描述万有引力的广义相对论却无法与其统一。爱因斯坦毕生追求的就是将量子力学和广义相对论统一的“统一场论”。

吴岳良提出的“超统一场论”,则是跳出了广义相对论中“引力是弯曲时空表现”的理论,在平坦时空的前提下进行研究。因此,他认为自己提出的是一种新思路,开始“超越爱因斯坦提供的技术路线”。

4.4 姜放先生的《统一物理学》

中国华为公司科学家姜放先生发展出来的理论。以20世纪最伟大的物理发现:2.725k的宇宙微波背景辐射为线索,建立了空间基本物质单元理论,并以物理学的全部成就为基础和证据,通过依据人类已经发现的物理规律、物理常数,如宇宙空间微波背景辐射、光速、玻耳兹曼常数等……,探索性地揭示了构成整个宇宙中的所有物质与空间的最基本的元素—宇宙空间基本物质单元的奥秘。

空间基本单元理论的发现也同时意味着一个完整和统一的物理学体系呈现出来,并因此统一了现阶段数不清的物理学分支。通过统一的物理学理论科学性的由空间基本单元构建组成宇宙中的各种基本粒子:电子、质子、中子、中微子、繆子、W/Z粒子、引力子、轴子以及其它参与核子构造的介子和所有的夸克等等,并以惊人的精度同实验测量结果保持一致,从而达到由一个完整和统一的物理学理论揭示整个宇宙奥秘的目的,即:初步建立并解释了以空间基本单元为最基本原始物质元素的整个宇宙及其所包含的形形色色的物质形态。

但是这一切仅仅还是开始,更为精彩的是,在此基础上又运用了空间基本单元理论有效的推导出电子、质子、中子、繆子等重要粒子的磁矩以及夸克分数电荷的形成乃至质子的半径,并严格同实验数据保持一致,建立于此基础上的质子的能量体系构造使得我们如同进入质子内部一样,亲眼观测质子内部的各种粒子组成和运动方式(甚至可以指导制造各种奇异粒子),并以无不惊叹宇宙中的如此奥秘而结束。

发现粒子,尤其是核子的空间能量是本书中的第二个重要里程碑,核子的空间能量不仅有效的参与各种粒子构成、粒子内部磁矩形成,还更深入的更完整的体现出粒子间的相互作用关系及其空间的量子性,并以一个完整的相互作用关系反映出粒子(比如电子与质子)之间的各种类型的相互作用,并体现出一个完整的核力、电磁、弱力、万有引力同空间量子化的完美统一。完成物质间的构成和相互作用关系的统一,使得我们在更高的角度再一次发现主导整个宇宙中所有物质构成和运动规律的最根本的、永恒的物理法则“角能量”和“空间角能量”,并因此诠释了各种相互作用力尤其是困惑所有物理学家的万有引力的形成和根本属性。

作为宇宙物理学统一性的最终总结并成为空间基本单元理论的最后一个里程碑,就是发现、证明和广泛应用空间基本单元的10维属性,尽管10维空间的发现也同时是超弦理论和膜理论的最显著的成就,但是出身于探索和发现模式的空间基本单元理论在完整的物质构成和物质间相互作用关系中广泛使用了10维空间的属性,如夸克构成、质子空间能量、电磁力、万有引力等无不依赖于空间的10维属性的量子化。对自然所有相互作用力,有了一个统一的描述。并且发现太阳系的物质发布与氢原子的能量轨道是一致的。其空间基本单元理论,竟然可以统一描述微观世界和宏观世界。

姜放的统一的物理学理论也从侧面说明了:一个理论如果是对真理的正确描述,那么她就会同无数描述真理的科学达成共鸣和统一。

物理学统一性的发现告诉我们:物理学其根本意义上就是对宇宙巨大宝藏的探索,这一探索将改变我们的未来。

以上内容是《统一物理学》一书的主要贡献。

4.5 沈致远先生 物理学之统一:SQS统一场论

美籍华裔物理学家沈致远于2013年10月在Journal of Modern Physics发表论文Stochastic Quantum Space Theory on Particle Physics and Cosmology-A New Version of Unified Field Theory,“随机量子空间理论关于粒子物理及宇宙学:统一场论新版本”。

沈致远历时八年创立的“随机量子空间理论”,简称SQS理论。该理论从三项基本假设(高斯几率假设、质数假设、真空子假设)出发,以严格的逻辑推理建立起理论框架,推导得出数值结果,利用三个基本物理量(普朗克长度、普朗克时间、普朗克质量)将之翻译为物理量,得到许多与实验结果符合的结果。根据高斯几率假设定义S-方程,证明了“随机游走定理”。以“变换因子”解释了使物理学家困惑的若干“等级问题”(两个相差几千亿倍的物理量)。根据一维空间S-方程算出6个基本粒子的质量,其中3个已知粒子的质量与实验值符合,3个未知粒子作为SQS理论之预测,以待实验验证。

著名华人学者沈致远老先生在退休之后,还做出令世人惊奇的随机量子空间理论–关于粒子物理及宇宙学:SQS统一场论!这个工作把量子理论和相对论结合得很好,弥补了国际主流物理的重大缺陷。各种粒子满足素数对规律排列,可以以一种非常精确的计算获得,与实验测量非常接近。这个工作还是一个相当深入、具体、全面和完整的统一理论。这说明我们华人对自然的认识一点也不比西人差。

沈致远先生介绍,他根据三维空间S-方程,建立起代表电子等基本粒子的几何模型及轨道。标准模型以几何点代表基本粒子,具有趋向无穷大的发散困难,需要以重整化抵消无穷大才能得出高阶计算结果。SQS理论以几何模型及轨道代表粒子,根本不存在无穷大,毋需重整化。SQS理论根据一维S-方程,算出基本粒子轨道上的特殊点位置,由此得到弱电相互作用的G-W-S 三角形,G、W、S 分别代表Glashow(格拉肖)、Weinberg(温堡格)、Salam(萨拉姆),三位均获得诺贝尔物理学奖。G-W-S 三角形的3条边和一个角(温堡格角)具有物理意义,SQS理论算出的结果与实验值符合。著名的“双缝实验”发现,即使每次只发射一个粒子也会形成干涉条纹,一个粒子竟能同时穿过两个隙缝,匪夷所思。“双光子纠缠实验”发现,测定一个光子的自旋,在远处的另一个光子立即相应改变自旋,爱因斯坦称之为“鬼怪的超距作用”。SQS理论以常理对这两个著名实验做出令人信服的解释,解除了物理学家长期以来的困惑。

4.6 王德奎先生的《三旋理论》

由本土学者王德奎先生创立。三旋理论中的三旋是指比点(欧几里德定义)更为基本的物质基本粒子类圈体的三种自旋状态———面旋、体旋和线旋。该理论自洽地解释了物理学,生物学,脑与认知科学,宇宙、物质、生命起源,以及经济学中的许多现象,并给出了统一的数学图像。三旋理论能将“万物理论(TOE)”、“超弦理论”、“隐秩序”、“耗散结构学说”、“纤维丛”、“协同学”等理论有机地统一起来,奥秘就在于分清了类圈体的自旋和类圈体上转座子的自旋,从而分清了场与实物。

三旋理论从夸克底层物质的基本结构分析出发,获得夸克等基本粒子的理论计算公式。其计算表明,类圈体的自旋只能并且只有三类62种状态,而不是无限多种。

三旋理论认为,宇宙是由一个个量子类圈体构成,它们的自旋模式就是粒子质量和力荷的微观起源,决定着我们在寻常三维展开空间里观察到的那些粒子的基本物理属性,如质量和电荷。但自旋和质量与电荷的可分性是完全不相同的,量子类圈体的自旋一旦破坏,或有或无,不确定性很大。

王德奎先生等出版了《求衡论—庞加莱猜想应用》一书,认为1963年前柯召-魏时珍猜想,属于庞加莱猜想外定理,其数学空间为一道“空心圆球不撕破和不跳跃粘贴,能把内表面翻转成外表面”。王德奎先生结合自己的三旋理论进行研究,发现这种翻转,属于彭罗斯讲的“零锥”问题,能翻新彭罗斯的宇宙轮回猜想。类似空心圆球膜面加奇点式的翻转反包围,与一般循环周期不同,可以描述新陈代谢、阳泄阴收的内外翻转整体观,含有非线性和熵流等性质。如DNA密码子由3个核苷酸构成。3个核苷酸不同组合形式可以区分64种氨基酸。三旋理论的三旋状态构成物质核苷酸。三旋理论猜想:苷酸构成一种氨基酸,不同氨基酸组合构成物质。三旋理论类圈体的自旋有三类62种状态+剩余2种密码子构成宇宙生命。

相关研究几乎继承了物理学的许多成就:如天文学、电磁学、引力学、核物理、量子力学甚至现在最为火热的超弦理论等,并将这些理论作为新的物理学统一理论的证据,呈现给大家。

4.7岳涌强 宇宙统一理论

岳涌强先生在其《自然宇宙之数学原理》中,提出包含自然、数学、物理、化学、天文等整个知识大厦的庞大科学体系,通过其所谓的四层定律展示其统一理论,但从其内容来看仍然还远不具备真正的“统一理论”特征。

真正的统一理论应至少具有如下特征:(1)必然是名副其实的终极性统一,它不仅能解读所有自然科学,而且能解读所有人类自然、人文、社会等所有学科知识(包括宗教神学);(2)必须具备最基础性,也就是说:统一理论的构成基石必然具备不能再被解构的可能性;(3)统一理论应虽然深邃而不失简洁高效,以便于人类系统操作,否则理论的统一就失去价值和意义;(4)统一理论应考虑到认识的主观性因素。

4.8 梅晓春《第三时空理论》

梅晓春先生杰出工作是:《第三时空理论与平直时空中的引力和宇宙学》。

众所周知,二十一世纪物理学的天空又是乌云一片,预示着物理学的基础面临新的一轮变革。本书详细分析了当前物理学的时空、引力和宇宙学理论中存在的基本问题,提出一套完整解决方案,可以完全取代现有的爱因斯坦理论体系,彻底解决当前物理学存在的基本问题。

该书证明,一般而言宏观和微观相互作用过程实际上都没有洛伦兹变换不变性。通过放弃运动相对性原理,保留光速不变原理,引入绝对静止参考系和非惯性相互作用,建立第三种时空理论。这是对牛顿绝对时空理论和爱因斯坦相对时空理论取长补短而形成的中间理论,不存在任何逻辑矛盾,与实际物理过程更相符合,能为现代物理学和宇宙学提供更合理的基础。

该书证明广义相对性原理不成立,引力的几何化描述是不可能的。将爱因斯坦引力场方程施瓦西解描写的测地线方程变换到平直时空描述,得到修正的牛顿引力公式。同时引入类磁引力,在平直时空中建立与电磁理论类似的,用动力学方式描述的引力理论。同样可以描述广义相对论的所有实验检验,但没有任何时空奇异性。证明奇异性黑洞是由弯曲时空的描述方式引起,物质不会产生引力崩塌。

该书指出弗里德曼宇宙学方程实际上是牛顿引力理论的结果,不合适于描述高速膨胀的宇宙过程。宇宙暗能量,暗物质和加速膨胀起源于采用度规红移公式计算超新星红移,而度规红移公式是没有任何物理学基础的。采用修正的引力公式,直接利用多普勒红移公式,就能很好解释Ia超新星高红移。因此宇宙学不需要暗能量、非重子暗物质和加速膨胀的假设,天体物理学中的许多困难问题都能得到彻底解决。书中还讨论了漩涡星系暗物质和类星体的本质等问题。

  1. 9罗正大先生的《统一的宇宙——惯性外力》

罗正大先生出版《统一的宇宙——惯性外力》、《量子外力——宇宙第一推动力》和《不可视觉物质——暗能量和量子外力》、《宇宙自然力——量子外力和量子斥力》等系列著作。

以前人的实验结果与观察数据为基础,围绕‘宇宙自然力,发展了宇宙物质引力与斥力理论。通过对广义物质观等概念展开讨论,表达出以广义物质观认识现实宇宙的方法和思辩,致力于打破传统思维的禁锢,创新观念,更贴切地探索和认识大千世界。罗大正这一体系是在对现有各种理论和实验,用唯物辩证法进行分析的基础上建立的。罗先生的研究观点是值得探讨的,体系是独创的,逻辑是自恰的,值得进一步深入研究。

另外,还有许多独立学者,声称发展了不同的“统一物理学”,在此不能详述。

(关于宇宙自然的统一理论,或有千千万万。本文仅仅是介绍几个典型代表,基本内容出自各自的主张立场, 各有各说法,也各有各的道理。请读者自己评判对错。)

五、西方世界,物极必反

 近代西方科学采用还原主义哲学,把自然世界的知识分门别类分枝细化,已经建立了一个庞大的严格的科学体系,这是西方科学的伟大成就!

300年来,西方超越东方建立了现代科学是基于现代物理科学、现代数学理论,以及以达尔文进化论为基础的现代生物科学三根支柱之上的体系。然而,这三根支柱都受到严重的冲击和深度的怀疑。

由于没有正确认识整体宇宙,西方科学只能看到宇宙世界的一面,而看不到宇宙世界的另一面。现在的西方科学面对自然世界整体性态的认识却是完全迷失了方向,已经造成全人类的世界观、宇宙观、人生观、科学方法与认识论的混乱。

而以中华文化为代表的东方整体论的宇宙观、世界观和科学观已经完全能够把握自然世界的的客观规律了。这些基础研究的成果,没有被主流正确的评价和鼓励;仍然被中国主流当作民科,弃之如敝履;仍然蔑视中华传统文化对自然客观的正确认知。某些人身着皇帝新衣的装扮,在堂而煌之地兜售自己都不明白的神鬼巫术,似是而非地欺骗世人。如果这样的演出继续下去,中国的科学世界,也将与西方科学世界一道走向彻底的沉沦。

中国能否独立自主开创基础科学研究新路,并开辟引领世界的道路,关键之一就是能否突破现在的科学研究的局限,拿出让世界信服的基础科学研究硬道理,新成果。

龚学理论完全继承和发展了中华民族祖先的太极道学精髓,从自然的本质源头彻底革新,并大大地动摇了西方科学的根基。

因此,龚学理论是对西方科学理论误导人们思维方式、科学方法论、认识论的全面彻底的批判。因此,龚学物理与西方主流理论的分歧—-这是东西方两种思维、两条道路、两个文明的大辩论、大论战、大决战。

这个大决战将包括:基础物理的大论战、自然数学的大论战、生物进化理论大论战、语言学理论大论战、政治经济学大论战、宗教哲学大论战等。

“而龚学真理明明白白摆在这里了!” 龚先生的许多博文已经存在网上20-30年了。其中有主要博客:大辩论(THE GREAT VINDICATIONS),可参见:https://tienzengong.wordpress.com

这里,我们先展现现代基础物理学领域的大论战。主流基础物理的理论与龚学物理理论的大论战,其主要战线现在划分得很清楚。

5.1超对称理论与前夸克理论

主流弦物理在去年的Strings 2016会议以后,于2016年9月15日公开发文最高层集体承认其失败。2017年六月底在以色列特拉维夫召开的Strings 2017,诺贝尔物理奖获得者David Gross再次公开表示M弦物理和SUSY理论作为物理学理论已经彻底失败。

5.2希格斯玻色子与真空玻色子

LHC发现希格斯玻色子已经5周年了,可是到现在主流物理还没有搞清楚这个希格斯玻色子的产生机制。而龚学33年前就已经精确计算出该粒子质量,应该是真空玻色子。

现在全球最热门的课题之一是研究希格斯玻色子与中微子的特性,主流希格斯机制的关键是定义了:中微子必须马约拉纳费米子。而现在的全部证据,表明99%是否定结果。现在主流物理也已经到了在考虑自己是不是错了时候。

  1. 3 “膨胀宇宙学”与“周期宇宙学”

2017年主流物理界关于宇宙暴涨理论已经进行了公开论战。我们已经多篇文章表明,宇宙暴涨理论是错误的理论。而龚学理论在33年前就提出了宇宙创生及其周期循环发展理论。特别是龚学关于普朗克CMB数据的理论计算举世无双,预测了9%宇宙暗流被证实。

5.4量子不确定性:基础与表现、本质与表象

统一力方程给出了量子引力与万有引力的统一,这种统一力的本质是统一力驱动万物在时间中运行。并且表明宇宙基本力的本质是确定性的,而其表现出的量子力学不确定原理是这种力表现出的自然结果。

5.5创造定律(第一原则)与不可理解

从虚空中创造宇宙万物,不仅仅是中华古典道家哲学的论述,而是现代科学方法的重大突破。龚学理论解决了一系列主流物理诸多不可理解、不可解决的开放问题。这是一种方法论、认识论的创新,我们也有专门的论文论述。

以上概述了龚学理论与西方主流物理的大论战的整个现状。我们已经有博文对其进行了详细的描述。

我们坚信龚学理论是正确的理论,真理性的理论。龚学不仅仅是物理学,龚学还是通学!龚学理论还会继续发展,并取得最后胜利!龚学理论将会发扬光大,龚学理论终将照耀世界!

六、终极真理、九九归一

我们都有这样的体会:就算一个很小的百十来人的微信群,一讨论到真理、信仰和政治理想等大问题,往往不欢而散。因为,各人有各人的主义、各人有各人的思想。而更大的社会团体和人群,更是无法达成完全一致的意见。人类不同的种族和不同的文化也有很大的差异,种族的冲突、文化的冲突、宗教的冲突导致争斗,冷战和热战。

现在的科学思想,同样面临这样的问题。主流科学某些团体把控科学话语权,那怕在错误道路上走过半个世纪,他们也绝不容忍反对意见,将反对意见排除在主流科学利益团体之外。理念的冲突,文明的冲突已经越来越明显,特别是如今东西方文明存在明显的冲突!

6.1解决问题的途径

走出冲突的途径,是相互理解,相互融合,求同存异,并寻求实现更高层次的统一。因为。我们生活在同一个地球,我们在同一天空,同一个星系,同一个宇宙,我们是相互关联的整体。从整体性思维出发,探寻相互依存的思想理念,找出宇宙世界统一的理论,从而实现大同世界。

6.2龚学理论,可能答案

1 ) 终极科学理论

科学最终目的是寻求真理,获得终极真理。人类能否获得终极真理?霍金表示怀疑和否定。我们认为这样的终极真理已经出现。问题是,这样的真理如何能让所有人信服,从而在统一的真理面前,大家就安稳了,踏实了。

参见:《超统一理论,科学的基础》

2) 统一语言学宣言

各个民族都使用自己的语言,有自己的思维习惯,使得彼此很难彻底沟通和理解,很难达到同心同德,致使巴比伦通天塔无法建成。当我们发现,宇宙一切物质都拥有相同的语言结构和语言规律,包括与外星人,完全可以实现通用的统一的宇宙语言沟通。

现在的人工智能技术,已经将人类语言相互自动翻译。这样,技术上成就发展很快。不远的未来,大家能够准确无误的交流沟通,就不会有那么多的误解和猜疑,隔膜和冲突。

参见:《语言学的宣言:通用语言和超统一理论》

3)统一宗教理论

人类的思维可以到达一个虚有的国度,都冥冥中感受到一种超越人类自身的力量,各个民族都发展了自己的信仰和宗教。其实,就像盲人摸象,都获得的这个背后的力量的一个方面或几个方面,但还无一个达到这个的秘密的全部整体! 如果各个宗教更进一步的往前探索,或许能走到一起。龚学已经发现这些宗教共有的一些规律。至少,在尊重原来各个宗教教义的前提下,对这个统一的全面的神秘力量有一个统一的认识。条条道路通罗马!大家有可能共同到达那个最高级别的真理面前!如是,大家都安心了,安静了。参见:《神圣的宪法》(平装–1992)

理想的羽翼很丰满,然而,现实的躯体很骨感。现实是残酷的,充满误解、冲突、仇恨、战争,难以沟通、理解、协同。特别是在物质的诱惑、利益的争夺下,人的自私自利和贪婪使人疯狂和迷失。现实主义的出路:在物质文明不断丰富的时代,人类更应该注重精神文明的建设。

东西方科学、哲学、宗教可以进行充分的交流,这样东方文明和西方文明可以充分融合。现在已经到了这样的时代,我们能够这样去做了。我们人类都是同一个大家庭的一员,大家一律平等,和平相处,天下就太平了,世界就大同了。

这是一个理想主义的前景,同时,这也将是未来理性的现实主义的必然选择结果。

这是一种信念、这是一种追求、这是一个伟大的创新与创造!这是一个人类不可缺失的真理与智慧!这是自然之道的现代表述。这是一种科学理性,更是东方思维与中华文明的伟大胜利。

七、宇宙舞蹈,天使之歌

宇宙创生以来的一百四十亿年的历史长河中,自然世界正在一分钟一分钟地向前移动,并按预定的节奏,优雅和喜悦地走向预定的命运,一路翩翩起舞。

《超统一理论》—(Super Unified Theories,SUT)就是其中的一个舞曲,《大自然的宣言》无疑就是天使之歌!

7.1 统一力方程

基础物理认为宇宙有四种作用力。龚学创新物理学已经给出所有力统一方程:

F (统一力) =K* ħ/(delta S * delta T) ———(方程2)

空间S, 时间T,ħ普朗克常数,K为力耦合系数

该方程成为大统一理论的最有力候选方案。

7.2 量子宇宙与生命

此外,龚学理论是关于宇宙“量子计算”理论,即在物理定律中必须包含计算装置。当然,龚学理论发现,无论是质子和中子都是图灵计算机的基础,包含了生命的种子。参见: http://www.prequark.org/Biolife.htm .

 自然宣言,道法自然

龚先生的新作《大自然的宣言》(Nature’s Manifesto) 已经正式出版,一个划时代的思想理论体系已经完整地呈现在世人面前。《大自然的宣言》昭示了自然世界的真理性的学术思想理论。它是这个自然世界最真实准确的描述!这个理论是这个迷茫纷争的世界的指路明灯!它是人类所理解的世界观和宇宙观的一个升华!它是现代科学的虚幻和不切实际的片面狂妄的一剂冷静剂!它是西方科学与古老东方学说达成某种统一的粘合剂!它是彻底改变原来的陈旧的固有思维的催化剂,是创造创新思维的典范和榜样。《大自然的宣言》 是当今科学登峰造极的最高成就!

第一原则,指出了自然的本质。虚无是这个真实宇宙的根基,这是进入我们真实宇宙的入口和最初原点。同时,这个虚无也是令人迷惑的量子纠缠的源头。

时间锥,是这个学说对于我们这个宇宙世界的关于时间概念的新描述。这个时间锥包含实时间和虚时间,关键是同时包含现实时间t和反时间-t,虚时间it  和反虚时间-it。宇宙世界的一切事物都在这样的一个时间坐标中定位。同时看到现在和过去,真实和虚幻。这是大自然的大眼界所表达的时间概念!这是一个比霍金的时间更为先进的概念!这是神奇的眼光!要是有人说这是神的角度,也可以说这个时间锥的旋转的的确确是自然之神给出的第一推动!

方程0,正是这样神奇的时间锥,在三维物理空间的复合表达,构成64维度。其中48个维度,就是镶嵌在这个宇宙世界中的48个基本粒子所在。而余下的16维还原为量子化的标准实四维时空和虚四维时空(4×4=16)。并且,方程0描述了这些基本粒子与这个虚实时空的量子化的关联关系。这也是一个创造宇宙和宇宙万物的创世方程。

虚实非完全对称,所有的基本粒子在实时间和虚时间的自旋中获得质量。而所有的虚时间和虚空间就是这个实宇宙的共同的超对称怪球(Ghost Sphere)。我们能看到的这个宇宙只是整体宇宙的正面,而这个怪球就是这个整体宇宙的反面。我们将这个怪球压缩成为一个点,我们称之为怪点(Ghost Point)。这个怪点就是这个实宇宙的超对称伙伴。宇宙万物只有结合实空间实时间与怪点的自旋而存在。因此,所有的现实世界在自旋时必须进入这个怪点。所以,怪球或怪点是这个实宇宙万物共存共有共享的基本点。

统一力方程,因为,有了时间锥的旋转这个第一推动,从而产生了宇宙万物以推动力!从而可知时间是驱动这个宇宙从过去到现在,并走向未来的唯一驱动的本源。因此,方程1 — 统一力方程,给出了这个宇宙世界的所有的力均必须遵从的定律!

然后, 是整体性和统一性。我们可以发现整个宇宙世界不仅成为一个统一整体,我们的理论也可以统一地描述这个宇宙了。整个宇宙拓扑结构就是一个面包圈。于是,有了alpha方程,宇宙基本粒子的结构常数计算,宇宙学常数计算,宇宙可见物质、暗物质、暗能量的计算,真空玻色子(Higgs)的计算等重要宇宙结构参数,我们的理论计算结果与世界公认的客观观测高度匹配。这样整体性的结果,举世无双,无人能及。我们已经向全世界挑战,谁能与之争锋,我们予以奖励。由此,宇宙万物,在我们的创新物理学中都可以计算出来。特别是发现构成宇宙物质的主要成分:质子、中子含有计算核心—-生命的种子。因此,生命的诞生,智能的出现,生物进化的本质是其智能驱动的产物,数学与物理同构,万物都可以享有通用语言学定律,社会、经济、军事、政治皆是一个统一整体体系。

中华传统哲学、道学基础,正是我们中华民族的伟大和睿智。中华民族的祖先所发现的易经,解释了宇宙世界、世间万物。易理是世界上第一个古老版本的万有理论。老子 《道德经》 第二十五章:“人法地,地法天,天法道,道法自然。”总结了宇宙世界的最基本的客观规律:宇宙中的一切都是自然的产物!我们的理论是基于现代科学方法之上的大自然的新版万有理论。我们总结的就是这个宇宙万物的最高法则—-自然之道。

总之,这样的一个统一的宇宙世界的学术思想范式(最终的整体宇宙的统一理论或万有理论,Final  Total Theory Of Everything)已经基本成熟。《大自然的宣言》的出版,标志着这个学说已经可以成为一个自成体系的独立学派!

这个学派彻底打败了统治主流物理近半个世纪的M弦理论,西方主流的物理理论不能描述这个客观的宇宙!他们已经正式投降!

这个理论宣布超对称粒子不复存在!这个理论宣布欧洲重子对撞中心撞出的根本不是希格斯玻色子,而是我们的真空玻色子。

我们的理论指出西方半个世纪以来的现代基础物理所得出的某些结论,纯粹就是一些误人骗人的把戏。龚先生的新书一一揭露批判了这些错误理论。

40年来的主流物理的实验探测数据,更加趋向龚学理论计算预测的数据,并将更精准地得到检验。

因此,现在可以看到主流物理的走向,也逐步趋向回到龚学理论的基础。龚学理论越来越体现了它的巨大价值。现在,哈佛、加州理工学院、麻省理工学院和其他大学都在认真研究龚学理论。

龚学理论与主流一起成长发展,见证了主流的成功与失败。龚学理论严厉批判主流中的一些错误,那些谬误逐步被主流淘汰。因此,龚学理论从来不是反国际主流,而是不断地确立为国际主流的一部分。

这个学派已经有了巨大影响,包括得到一批诺贝尔物理学奖获得者的赞赏,物理世界的重大事件中已经有我们的声音。但是,这个学派还没有完全融入主流,还被排斥在主流之外,还没有广泛宣传和普遍接受。这个学派还要有更多的人来学习,研究,传承和发展。现在,在西方可以自由写作出版《大自然的宣言》 ,这是一个值得赞扬和庆幸的事,这是能让更多人了解学习这个思想理论的好事。

我们还应该加强学术团体的建设和建立促进学术发展的机制,让更多人成为这个学派的拥护者,研究者,传道者。

我还要继续努力学习,研究,宣传这个学术思想和理论。我相信这个自成体系的独立学说将成为一个全球性的显学!

龚学理论,横空出世,自然宣言,傲立天下

 九、结语

由于论文题目所牵涉的范围很广,准备时间有限,本文只是总结了一下前期的博文,还有很多问题没有展开讨论。但作为一种终极理论的探索、道路、信念和展望,有兴趣的朋友,请予关注。在此感谢龚先生多方指教!

 宇宙世界,整体和谐;

自然之道,融汇贯通。

万物终极,完美统一;

大同世界,天下一统。

 我们的网站主题:《统一的宇宙,统一的理论》

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欢迎光临!

 

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(未列全)

这些是科学探索中最重大的问题!

最近英国《自然》杂志列出:这些是科学探索上的最大的问题!
The biggest questions in science https://www.nature.com/collections/mnwshvsswk

什么是时空?什么是物质、包括暗物质?什么是意识与生命?

bigScience

什么是时空?

INNOVATIONS IN

What Is Spacetime?
https://www.nature.com/articles/d41586-018-05095-z
Physicists believe that at the tiniest scales, space emerges from quanta. What might these building blocks look like?
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什么是物质、包括暗物质?

What Is Dark Matter? https://www.nature.com/articles/d41586-018-05096-y

INNOVATIONS IN,09 MAY 2018
An elusive substance that permeates the universe exerts many detectable gravitational influences yet eludes direct detection.
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什么是意识与生命?

INNOVATIONS IN

 What Is Consciousness?
https://www.nature.com/articles/d41586-018-05097-x

What Is Consciousness?

Scientists are beginning to unravel a mystery that has long vexed philosophers.

INNOVATIONS IN

 How Did Life Begin? https://www.nature.com/articles/d41586-018-05098-w

How Did Life Begin?

Untangling the origins of organisms will require experiments at the tiniest scales and observations at the vastest.

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INNOVATIONS IN

 What Are the Limits of Manipulating Nature?

By reaching down into the quantum world, scientists are hoping to gain more control over matter and energy.
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How Much Can We Know? https://www.nature.com/articles/d41586-018-05100-5

INNOVATIONS IN

How Much Can We Know?

The reach of the scientific method is constrained by the limitations of our tools and the intrinsic impenetrability of some of nature’s deepest questions.
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这些问题在中国主流科学的思考范围吗?
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中国《21100》与

21100

这100又100个科学难题是中国科学家提出来的,虽然它们涉及自然科学、社会科学、数学科学乃至哲学等之间的广泛交叉,100又100科学难题,也仅是基础科学与交叉科学难题的一部分。

它们围绕自然科学4大基本难题(宇宙起源和演化、物质结构、生命起源和演化、智力起源与演化)展开。首先涉及宇宙学的难题,并与物质的深层结构粒子世界联系起来,形成粒子宇宙学中的交叉学科难题。从宇宙的演化,直到出现生命现象,最后出现人类精神现象和社会现象这种最高级的形式。

《21世纪100个科学难题》_百度文库 https://wenku.baidu.com/view/6df37923c850ad02de8041be.html
《21世纪100个交叉科学难题》_百度文库 https://wenku.baidu.com/view/cd8dc465f12d2af90242e6da.html
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前沿基础科学研究  ,是指认识自然现象、揭示自然规律,获取新知识、新原理、新方法的研究活动,主要包括:科学家自主创新的自由探索和国家战略任务的定向性基础研究;对基础科学数据、资料和相关信息系统地进行采集、鉴定、分析、综合等科学研究基础性工作。

基础科学研究_百度百科  https://baike.baidu.com/item/%E5%9F%BA%E7%A1%80%E7%A7%91%E5%AD%A6%E7%A0%94%E7%A9%B6/7044550
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中国基础科学研究的问题
中国好学者萝卜精选  https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MjM5ODkyOTU0Ng==&mid=2651483060&idx=2&sn=fd1c3a19b565a3fe5fdcebd1eab5499a&chksm=bd3dfe518a4a77475418e764b07acec66f480d15fd1d7d800e0bc2f5259089a7c5d4ea7cdf0e&mpshare=1&scene=24&srcid=08189MTMBY361ySHkK7Fieco#rd
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 龚学创新物理学理论方法论
1.新物理必须要有新的整体架构,新的方法论和认识论,新物理学必须具有统一性、一致性、完备性、终极性和完美性;
2.新的物理必须基于严格的数学和逻辑,如理论计算出精细结构常数、宇宙学常数、暗物质暗能量、希格斯粒子机制及质量等;
3.所有的结果及自然演绎要与自然客观观测一致及符合实验检验。
我们就是这样做的,并得到了所期望的理想的结果。
龚学理论并非完全采用实证主义方法论,也可以采用非实证主义方法论。

正如爱因斯坦著名的“追光实验”突破实证科学:http://sh.qihoo.com/pc/9583f4952c9e15cad?sign=360_e39369d1现代科学是实证科学。现代实证科学的所谓“观察、假设、实验”。实证科学只承认观测到的现象对科学研究有意义。

爱因斯坦所做的和实证科学的要求不同,所以100多年前当他提出相对论时,遭到几乎整个科技界的嘲笑和排斥,仅仅少数几个理智占主导的科学家如麦克斯韦等感受到爱因斯坦思想的巨大现实意义——用非实证方法得到的理论也是可以描述这个宇宙的。

爱因斯坦曾说:“在原则上,试图单靠可观察量来建立理论,那是完全错误的”。

www.pptv1.com

龚学理论始终是国际主流的一个重要部分

龚学理论始终是国际主流的一个重要部分

我们先看看主流参考使用的文献系统:

1.启发库(INSPIRE)是世界上唯一一个高能物理方面的文件档案系统。如果一个人的作品没有被启发库收录,他的工作就不被高能物理主流社会接受。请参阅照片。

INSPIRE

2. 高校图书馆的书架空间是非常宝贵的。他们不会把任何无聊的书放在图书馆里。龚学理论 (Super Unified Theory, the G-theory) 被世界上许多的大学图书馆收集了《世界大学图书馆目录》(世界大学图书馆目录,世界上唯一的目录)(超过100所知名大学收录)。

worldCAT

3.几年前,谷歌捐赠了十亿美元,从40个最著名的大学图书馆(如哈佛、麻省理工学院、耶鲁、康奈尔、牛津等)数字化这些纸质图书,使这些伟大的书籍为人类提供电子版图书。当然,如果你的书不在那40个图书馆里,它就可能不会被数字化。《超级统一理论》现在被谷歌数字化,作为电子书可在线阅读,见照片。

ebook
4.网络上可以下载:

quicklook

5.学术界(Academia )是一个监测来自9000所大学和全世界所有科学期刊的学术刊物的组织。有多少出版的书籍或期刊文章被引用,你的工作被人引用后将被监控报告。如果在全世界的任何学术刊物没有人会引用你的工作,也就是说没有人关心你的工作,。
2017年底我们出版的《自然宣言》,最近发现有超过50篇学术文章或书籍引用了它(不断有人引用,甚至来自中国)。

academia
6.多年来,龚学理论被主流著名学者关注,龚学理论被众多主流期刊所接受。

7. 38年来的主流物理的实验探测数据,更加趋向龚学理论计算预测的数据,并将更精准地得到检验。

8. 因此,现在可以看到主流物理的走向,也逐步趋向回到龚学理论的基础。

龚学理论越来越体现了它的巨大价值。现在,哈佛、加州理工学院、麻省理工学院和其他大学都在认真研究龚学理论。

龚学理论与主流一起成长发展,见证了主流的成功与失败。龚学理论严厉批判主流中的一些错误,那些谬误逐步被主流淘汰。因此,龚学理论从来不是反国际主流 ,而是不断地确立为国际主流的一部分。

我们将详细梳理,这四十年来,龚学理论与主流发展的渊源和相互互动关系。

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The new book {Nature’s Manifesto – Nature vs Bullcraps} is talking about G-theory (Nature) vs Bullcraps (M-string, SUSY, WIMP, sterile neutrino, Higgs mechanism, Darwinism, Popperianism).

Of course, there is a big chance that this book itself is Bullcrap.

However, a crap book will not be collected by many of the most prestigious university libraries.

Nature1

Nature2

As a true TOE, G-theory (in the area of Evolution) is now also a dominant area, quoting by many biologists.

Nature3

 

Nature4

Nature5

 

 

究竟什么是物质?

究竟什么是物质,哲学上又指什么?

原道童子 作答:

物质的定义是极其困难的,目前尚无精准的物质定义。定义是科学研究的灵魂,有了精准的定义,其它一切问题皆迎刃而解。

以下是我对物质的探讨。我的思路是:物质的语义学定义→物质的唯物论定义→物质的物理学定义。显然,物质的物理学定义是关键。

一,物质的语义学定义。

汉语的物质是联合词组。物,即物像,是感觉的外在形象,是形式或外延。质,是直觉的内在结构,是内容或内涵。因此,物质的意思可引申为:①形式与内容的统一体,②外延与内涵的统一体,③结构与功能的统一体,④存在与意识的统一体。

英语的物质有两个词。一是matter,本意是麻烦,说不清道不明。二是substance,源于拉丁语汇。sub是under,意思是低下而潜在的。stance是站立的姿态,引申为形式。由此可见,物质是一种非意识的存在形式。

二,物质的马哲学定义。

马哲物质论这样陈述:物质是不依赖人们意志但可被人的意识所反映的客观实在。世界是物质的,物质是运动的。运动是物质的存在方式,物质世界是可以被认知的。

我理解,马哲物质论:①物质是无处不在的,进而真空也是物质的;②物质是有形的,进而是有质量的;③物质是运动的,进而是有能量的;④物质是可知的,进而是可测量的。

我认为,马哲物质论:具有高度的逻辑性与科学性,可以指导自然科学研究,可以作为识别伪科学的判断依据,也可知道物理学对物质做出精准的科学定义。

我请问:狭义相对论分出静质量与动质量,意味着物质有静止态,这个命题可信么?广义相对论的引力场方程,否定宇宙真空场,意味着真空的物质性不存在,这个方程可信么?

三,物质的物理学定义。

迄今为止,我们从未见识物理学对物质有一个明明白白的精准定义,导致恣意数学的非物质学说,这不能不说是物理学的一个瑕疵。

我们批判与反思现有物理学的乱象,目的是要建立一套足以逻辑自洽的深度解读物质的物理新思维。

相对论与量子论各执一词,各有弊端。相对论的致命瑕疵是否定漩涡真空场,而仅凭卡什米尔效应(Casimir Effect),就足以证否相对论。

量子论的纠缠超距说,用臆断的波函数塌陷搪塞,仅凭其以否定因果律为代价,就足以证伪量子纠缠理论,薛定谔的猫论可以休矣。

我认为,物质的物理学定义,可以这么定义:物质是①在绝对时空参照系下②基于真空漩涡场的③既有自旋又有绕旋之谐振子的④或独立自由或叠加约束的⑤既有质量又有能量的⑥或直接测量或间接测量的⑦客观存在形式。

我以为,这个定义复杂而严谨,可称物质的七要素定义,以下分别说明七要素的理由。

①物质的认知必须以绝对时空作为参照系。

旨在奠基一个最为简洁的测量基准与零点坐标。经典动力学体系的物理公理集,创造了人类有史以来极其辉煌的物质技术装备成就,这得归功于笛卡尔直角坐标系,即三维空间参照系。

可以理解:空间的无限延伸性与绝对静止性,参照系的任意可选择性,最符合人择原理。

狭义相对论搞了一个移动空间参照系,广义相对论搞了一个弯曲时空参照系,纯属多此一举。宇宙大爆炸广受诟病,就是把无限延伸的宇宙,看成一个弯曲膨胀的球。

②物质是基于真空漩涡场的(色空亦空)。

无数事实,尤其是真空吸尘器与Casimir效应证明,真空是一个最为普遍的客观实在。因为气流旋转龙卷风有了真空漩涡场。因为凸面绕旋,机翼上方有了真空漩涡场。因为涵洞漩涡,有了垂直下凹的真空场。因为离心泵旋转,泵腔有了真空漩涡场。

③物质来自既有自旋又有绕旋的基本粒子。

电子以光速自旋,同时有了电子的真空漩涡场,有了电偶极子、电子磁矩、电子电荷、电子质量、电子自旋角动量、电子势能、电子引力场、电子半径(2.82e-15m)、电子椭球体、电子进动、电子绕旋、电子的自我存在形式。

质子以光速自旋,同时有了质子的真空漩涡场,有了电偶极子、质子电荷、质子质量、质子自旋角动量、质子势能、质子引力场、质子半径(2.21e-16m),质子进动、质子椭球体、质子震荡、质子的自我存在形式。

④物质是或独立自由或叠加约束的。

费米子,诸如中微子、电子、质子、中子,都是一种自旋与绕旋的统一体,因自旋产生转动惯量不均衡的椭球体。同时因惯量不均衡产生进动或绕旋的椭圆轨道。

玻色子,诸如引力子、光子、胶子,都是能密不同的真空漩涡场的场量子。引力子是是一个真空涟漪,是质密与能密最小的物质单元。

光子是数亿引力子环环相扣的簇合体,光子的自旋半径:R=λ/2π。原子核内空间的胶子或介子,是高能密的玻色子,也是环环相扣的数亿引力子的簇合体。

⑤物质是既有质量又有能量的。

质量与能量是物质不可分割的内在属性。所有费米子与玻色子的质密参数与能密参数,皆以绝对时空为参照系。核子的光速自旋,对应自旋势能。例如,质子的内秉质量m=1.73e-27kg,对应质子自旋势能Ep=mc²=938MeV。

如果不是粉碎了电子或质子的存在形式,即如果不是粉碎了电子或质子的自旋势能,那么能量守恒的本质就是动能守恒,质量守恒的本质是电子与质子永远保持内秉的自旋势能。

通常情况下,即便粉碎了中子,中子也只是主要衰变为质子与电子。正负电子湮灭变成正负光子,但光子依然有物理新思维下质量与能量,只是电子的自旋势能变成了光子的自旋势能。为简便起见,不妨说一个基态光子的质量,等同于一个基态电子的质量。

⑥或直接测量或间接测量。

毫无疑问,任何物理学说的物理参量,必须以获得测量数值为依据,否则就是胡说八道。例如,宇宙大爆炸达到的普朗克温度,没有测量依据,纯属臆断。黑洞的质密能密参数,没有测量依据,纯属胡扯。

然而,本文特别重视的真空漩涡场,是可以通过测量与逻辑类比,间接测量与直接推理的。

⑦物质是客观存在形式,而非数学臆断。

有一种流行的谬论说:宇宙那么大有无限的变数,只要有数学推演的结果,就一定在宇宙中存在,尤其毕达哥拉斯断言,宇宙的本质就是数。这些脱离物理测量与客观实际,纯凭数学臆造,是极为有害的数学唯心主义。

最典型的莫过狄拉克基于数学轴对称的反物质猜想。事实上,自然界不存在绝对对称的玩意。一切都是不均衡的:没有相同的两个基因,没有相同的地球绕日轨道,没有相同的电子绕核轨道。量子论中的全同粒子,只是忽略了次要因素的近似手段,而已。

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龚学理论评注:

龚学可以用一个方程表示空间、物质、时间:

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

i是虚数,i^n1是i 的n1幂次,同样i^ n2和i^n3;

{n1, n2, n3}自然数取值范围(0,1,2,3)或(1,2,3,4);

DS是一个空间单元,DT一个时间单元;C是光速。

N是一个虚-实数域,而N方有四个可能的值。

N^ 2 = { + / – 1 ,+ / – 3 } ………….(方程0’)

方程0以精确的方式连接时间、空间和物质。虚-实数域的N产生64个子空间。“方程0’  ”是一个选择规则。当一个子空间有N ^2 = + / – 3,那么这个子空间是一个真正的实空间,相当于广义相对论的3维纯真空实空间(X,Y,Z),与3维虚空间(iX, i Y, i Z)。当N ^2= + / – 1,这是一个子空间,事实上,是一个基本粒子。方程0包含48个这样的子空间,因此,给出48个基本粒子(费米子物质)。

物质就是由时间驱动光子在真实三维和虚三维空间光速旋转的子空间,包括可见物质和暗物质。

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INNOVATIONS IN

doi: 10.1038/d41586-018-05096-y

This article is part of Innovations In The Biggest Questions In Science, an editorially independent supplement produced with the financial support of third parties. About this content.

What Is Dark Matter?

An elusive substance that permeates the universe exerts many detectable gravitational influences yet eludes direct detection.

Illustration by Chris Gash

Physicists and astronomers have determined that most of the material in the universe is “dark matter”—whose existence we infer from its gravitational effects but not through electromagnetic influences such as we find with ordinary, familiar matter. One of the simplest concepts in physics, dark matter can nonetheless be mystifying because of our human perspective. Each of us has five senses, all of which originate in electromagnetic interactions. Vision, for example, is based on our sensitivity to light: electromagnetic waves that lie within a specific range of frequencies. We can see the matter with which we are familiar because the atoms that make it up emit or absorb light. The electric charges carried by the electrons and protons in atoms are the reason we can see.

Matter is not necessarily composed of atoms, however. Most of it can be made of something entirely distinct. Matter is any material that interacts with gravity as normal matter does—becoming clumped into galaxies and galaxy clusters, for example.

There is no reason that matter must always consist of charged particles. But matter that has no electromagnetic interactions will be invisible to our eyes. So-called dark matter carries no (or as yet undetectably little) electromagnetic charge. No one has seen it directly with his or her eyes or even with sensitive optical instruments. Yet we believe it is out there because of its manifold gravitational influences. These include dark matter’s impact on the stars in our galaxy (which revolve at speeds too great for ordinary matter’s gravitational force to rein in) and the motions of galaxies in galaxy clusters (again, too fast to be accounted for only by matter that we see); its imprint on the cosmic microwave background radiation left over from the time of the big bang; its influence on the trajectories of visible matter from supernova expansions; the bending of light known as gravitational lensing; and the observation that the visible and invisible matter gets separated in merged galaxy clusters.

Perhaps the most significant sign of the existence of dark matter, however, is our very existence. Despite its invisibility, dark matter has been critical to the evolution of our universe and to the emergence of stars, planets and even life. That is because dark matter carries five times the mass of ordinary matter and, furthermore, does not directly interact with light. Both these properties were critical to the creation of structures such as galaxies—within the (relatively short) time span we know to be a typical galaxy lifetime—and, in particular, to the formation of a galaxy the size of the Milky Way. Without dark matter, radiation would have prevented clumping of the galactic structure for too long, in essence wiping it out and keeping the universe smooth and homogeneous. The galaxy essential to our solar system and our life was formed in the time since the big bang only because of the existence of dark matter.

Some people, on first hearing about dark matter, feel dismayed. How can something we do not see exist? At least since the Copernican revolution, humans should be prepared to admit their noncentrality to the makeup of the universe. Yet each time people learn about it in a new context, many get confused or surprised. There is no reason that the matter we see should be the only type of matter there is. The existence of dark matter might be expected and is compatible with everything we know.

Perhaps some confusion lies in the name. Dark matter should really be called transparent matter because, as with all transparent things, light just passes through it. Nevertheless, its nature is far from transparent. Physicists and astronomers would like to understand, at a more fundamental level, what exactly dark matter is. Is it made up of a new type of fundamental particle, or does it consist of some invisible, compact object, such as a black hole? If it is a particle, does it have any (albeit very weak) interaction with familiar matter, aside from gravity? Does that particle have any interactions with itself that would be invisible to our senses? Is there more than one type of such a particle? Do any of these particles have interactions of any sort?

My theoretical colleagues and I have thought about a number of interesting possibilities. Ultimately, however, we will learn about the true nature of dark matter only with the help of further observations to guide us. Those observations might consist of more detailed measurements of dark matter’s gravitational influence. Or—if we are very lucky and dark matter does have some tiny, nongravitational interaction with ordinary matter we have so far failed to observe—big underground detectors, satellites in space or the Large Hadron Collider at CERN near Geneva might in the future detect dark matter particles. Even without such interactions with ordinary matter, dark matter’s self-interactions might have observable consequences. For example, the internal structure of galaxies at small scales will be different if dark matter’s interactions with itself rearrange matter at galactic centers. Compact or other structures akin to the Milky Way, such as the bright gas clouds and stars we see when we look at the night sky, could indicate one or more distinct species of dark matter particles that interact with one another. Or hypothesized particles called axions that interact with magnetic fields might be detected in laboratories or in space.

For a theorist, an observer or an experimentalist, dark matter is a promising target for research. We know it exists, but we do not yet know what it is at a fundamental level. The reason we do not know might be obvious by now: it is just not interacting enough to tell us, at least so far. As humans, we can only do so much if ordinary matter is essentially oblivious to anything but dark matter’s very existence. But if dark matter has some more interesting properties, researchers are poised to find them—and, in the process, to help us more completely address this wonderful mystery.

Nature 557, S6-S7 (2018)

doi: 10.1038/d41586-018-05096-y

This article is part of Innovations In The Biggest Questions In Science, an editorially independent supplement produced with the financial support of third parties. About this content.

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INNOVATIONS IN

What Is Spacetime?

Physicists believe that at the tiniest scales, space emerges from quanta. What might these building blocks look like?

Illustration by Chris Gash

People have always taken space for granted. It is just emptiness, after all—a backdrop to everything else. Time, likewise, simply ticks on incessantly. But if physicists have learned anything from the long slog to unify their theories, it is that space and time form a system of such staggering complexity that it may defy our most ardent efforts to understand.

Albert Einstein saw what was coming as early as November 1916. A year earlier he had formulated his general theory of relativity, which postulates that gravity is not a force that propagates through space but a feature of spacetime itself. When you throw a ball high into the air, it arcs back to the ground because Earth distorts the spacetime around it, so that the paths of the ball and the ground intersect again. In a letter to a friend, Einstein contemplated the challenge of merging general relativity with his other brainchild, the nascent theory of quantum mechanics. That would not merely distort space but dismantle it. Mathematically, he hardly knew where to begin. “How much have I already plagued myself in this way!” he wrote.

Einstein never got very far. Even today there are almost as many contending ideas for a quantum theory of gravity as scientists working on the topic. The disputes obscure an important truth: the competing approaches all say space is derived from something deeper—an idea that breaks with 2,500 years of scientific and philosophical understanding.

Down the Black Hole

A kitchen magnet neatly demonstrates the problem that physicists face. It can grip a paper clip against the gravity of the entire Earth. Gravity is weaker than magnetism or than electric or nuclear forces. Whatever quantum effects it has are weaker still. The only tangible evidence that these processes occur at all is the mottled pattern of matter in the very early universe—thought to be caused, in part, by quantum fluctuations of the gravitational field.

Black holes are the best test case for quantum gravity. “It’s the closest thing we have to experiments,” says Ted Jacobson of the University of Maryland, College Park. He and other theorists study black holes as theoretical fulcrums. What happens when you take equations that work perfectly well under laboratory conditions and extrapolate them to the most extreme conceivable situation? Will some subtle flaw manifest itself?

General relativity predicts that matter falling into a black hole becomes compressed without limit as it approaches the center—a mathematical cul-de-sac called a singularity. Theorists cannot extrapolate the trajectory of an object beyond the singularity; its time line ends there. Even to speak of “there” is problematic because the very spacetime that would define the location of the singularity ceases to exist. Researchers hope that quantum theory could focus a microscope on that point and track what becomes of the material that falls in.

Out at the boundary of the hole, matter is not so compressed, gravity is weaker and, by all rights, the known laws of physics should still hold. Thus, it is all the more perplexing that they do not. The black hole is demarcated by an event horizon, a point of no return: matter that falls in cannot get back out. The descent is irreversible. That is a problem because all known laws of fundamental physics, including those of quantum mechanics as generally understood, are reversible. At least in principle, you should be able to reverse the motion of all the particles and recover what you had.

A very similar conundrum confronted physicists in the late 1800s, when they contemplated the mathematics of a “black body,” idealized as a cavity full of electromagnetic radiation. James Clerk Maxwell’s theory of electromagnetism predicted that such an object would absorb all the radiation that impinges on it and that it could never come to equilibrium with surrounding matter. “It would absorb an infinite amount of heat from a reservoir maintained at a fixed temperature,” explains Rafael Sorkin of the Perimeter Institute for Theoretical Physics in Ontario. In thermal terms, it would effectively have a temperature of absolute zero. This conclusion contradicted observations of real-life black bodies (such as an oven). Following up on work by Max Planck, Einstein showed that a black body can reach thermal equilibrium if radiative energy comes in discrete units, or quanta.

Theoretical physicists have been trying for nearly half a century to achieve an equivalent resolution for black holes. The late Stephen Hawking of the University of Cambridge took a huge step in the mid-1970s, when he applied quantum theory to the radiation field around black holes and showed they have a nonzero temperature. As such, they can not only absorb but also emit energy. Although his analysis brought black holes within the fold of thermodynamics, it deepened the problem of irreversibility. The outgoing radiation emerges from just outside the boundary of the hole and carries no information about the interior. It is random heat energy. If you reversed the process and fed the energy back in, the stuff that had fallen in would not pop out; you would just get more heat. And you cannot imagine that the original stuff is still there, merely trapped inside the hole, because as the hole emits radiation, it shrinks and, according to Hawking’s analysis, ultimately disappears.

This problem is called the information paradox because the black hole destroys the information about the infalling particles that would let you rewind their motion. If black hole physics really is reversible, something must carry information back out, and our conception of spacetime may need to change to allow for that.

Atoms of Spacetime

Heat is the random motion of microscopic parts, such as the molecules of a gas. Because black holes can warm up and cool down, it stands to reason that they have parts—or, more generally, a microscopic structure. And because a black hole is just empty space (according to general relativity, infalling matter passes through the horizon but cannot linger), the parts of the black hole must be the parts of space itself. As plain as an expanse of empty space may look, it has enormous latent complexity.

Even theories that set out to preserve a conventional notion of spacetime end up concluding that something lurks behind the featureless facade. For instance, in the late 1970s Steven Weinberg, now at the University of Texas at Austin, sought to describe gravity in much the same way as the other forces of nature. He still found that spacetime is radically modified on its finest scales.

Physicists initially visualized microscopic space as a mosaic of little chunks of space. If you zoomed in to the Planck scale, an almost inconceivably small size of 10–35 meter, they thought you would see something like a chessboard. But that cannot be quite right. For one thing, the grid lines of a chessboard space would privilege some directions over others, creating asymmetries that contradict the special theory of relativity. For example, light of different colors might travel at different speeds—just as in a glass prism, which refracts light into its constituent colors. Whereas effects on small scales are usually hard to see, violations of relativity would actually be fairly obvious.

The thermodynamics of black holes casts further doubt on picturing space as a simple mosaic. By measuring the thermal behavior of any system, you can count its parts, at least in principle. Dump in energy and watch the thermometer. If it shoots up, that energy must be spread out over comparatively few molecules. In effect, you are measuring the entropy of the system, which represents its microscopic complexity.

If you go through this exercise for an ordinary substance, the number of molecules increases with the volume of material. That is as it should be: If you increase the radius of a beach ball by a factor of 10, you will have 1,000 times as many molecules inside it. But if you increase the radius of a black hole by a factor of 10, the inferred number of molecules goes up by only a factor of 100. The number of “molecules” that it is made up of must be proportional not to its volume but to its surface area. The black hole may look three-dimensional, but it behaves as if it were two-dimensional.

This weird effect goes under the name of the holographic principle because it is reminiscent of a hologram, which presents itself to us as a three-dimensional object. On closer examination, however, it turns out to be an image produced by a two-dimensional sheet of film. If the holographic principle counts the microscopic constituents of space and its contents—as physicists widely, though not universally, accept—it must take more to build space than splicing together little pieces of it.

The relation of part to whole is seldom so straightforward, anyway. An H2O molecule is not just a little piece of water. Consider what liquid water does: it flows, forms droplets, carries ripples and waves, and freezes and boils. An individual H2O molecule does none of that: those are collective behaviors. Likewise, the building blocks of space need not be spatial. “The atoms of space are not the smallest portions of space,” says Daniele Oriti of the Max Planck Institute for Gravitational Physics in Potsdam, Germany. “They are the constituents of space. The geometric properties of space are new, collective, approximate properties of a system made of many such atoms.”

What exactly those building blocks are depends on the theory. In loop quantum gravity, they are quanta of volume aggregated by applying quantum principles. In string theory, they are fields akin to those of electromagnetism that live on the surface traced out by a moving strand or loop of energy—the namesake string. In M-theory, which is related to string theory and may underlie it, they are a special type of particle: a membrane shrunk to a point. In causal set theory, they are events related by a web of cause and effect. In the amplituhedron theory and some other approaches, there are no building blocks at all—at least not in any conventional sense.

Although the organizing principles of these theories vary, all strive to uphold some version of the so-called relationalism of 17th- and 18th-century German philosopher Gottfried Leibniz. In broad terms, relationalism holds that space arises from a certain pattern of correlations among objects. In this view, space is a jigsaw puzzle. You start with a big pile of pieces, see how they connect and place them accordingly. If two pieces have similar properties, such as color, they are likely to be nearby; if they differ strongly, you tentatively put them far apart. Physicists commonly express these relations as a network with a certain pattern of connectivity. The relations are dictated by quantum theory or other principles, and the spatial arrangement follows.

Phase transitions are another common theme. If space is assembled, it might be disassembled, too; then its building blocks could organize into something that looks nothing like space. “Just like you have different phases of matter, like ice, water and water vapor, the atoms of space can also reconfigure themselves in different phases,” says Thanu Padmanabhan of the Inter-University Center for Astronomy and Astrophysics in India. In this view, black holes may be places where space melts. Known theories break down, but a more general theory would describe what happens in the new phase. Even when space reaches its end, physics carries on.

Entangled Webs

The big realization of recent years—and one that has crossed old disciplinary boundaries—is that the relevant relations involve quantum entanglement. An extrapowerful type of correlation, intrinsic to quantum mechanics, entanglement seems to be more primitive than space. For instance, an experimentalist might create two particles that fly off in opposing directions. If they are entangled, they remain coordinated no matter how far apart they may be.

Traditionally when people talked about “quantum” gravity, they were referring to quantum discreteness, quantum fluctuations and almost every other quantum effect in the book—but never quantum entanglement. That changed when black holes forced the issue. Over the lifetime of a black hole, entangled particles fall in, but after the hole evaporates fully, their partners on the outside are left entangled with—nothing. “Hawking should have called it the entanglement problem,” says Samir Mathur of Ohio State University.

Even in a vacuum, with no particles around, the electromagnetic and other fields are internally entangled. If you measure a field at two different spots, your readings will jiggle in a random but coordinated way. And if you divide a region in two, the pieces will be correlated, with the degree of correlation depending on the only geometric quantity they have in common: the area of their interface. In 1995 Jacobson argued that entanglement provides a link between the presence of matter and the geometry of spacetime—which is to say, it might explain the law of gravity. “More entanglement implies weaker gravity—that is, stiffer spacetime,” he says.

Several approaches to quantum gravity—most of all, string theory—now see entanglement as crucial. String theory applies the holographic principle not just to black holes but also to the universe at large, providing a recipe for how to create space—or at least some of it. For instance, a two-dimensional space could be threaded by fields that, when structured in the right way, generate an additional dimension of space. The original two-dimensional space would serve as the boundary of a more expansive realm, known as the bulk space. And entanglement is what knits the bulk space into a contiguous whole.

In 2009 Mark Van Raamsdonk of the University of British Columbia gave an elegant argument for this process. Suppose the fields at the boundary are not entangled—they form a pair of uncorrelated systems. They correspond to two separate universes, with no way to travel between them. When the systems become entangled, it is as if a tunnel, or wormhole, opens up between those universes, and a spaceship can go from one to the other. As the degree of entanglement increases, the wormhole shrinks in length, drawing the universes together until you would not even speak of them as two universes anymore. “The emergence of a big spacetime is directly tied into the entangling of these field theory degrees of freedom,” Van Raamsdonk says. When we observe correlations in the electromagnetic and other fields, they are a residue of the entanglement that binds space together.

Many other features of space, besides its contiguity, may also reflect entanglement. Van Raamsdonk and Brian Swingle, now at the University of Maryland, College Park, argue that the ubiquity of entanglement explains the universality of gravity—that it affects all objects and cannot be screened out. As for black holes, Leonard Susskind of Stanford University and Juan Maldacena of the Institute for Advanced Study in Princeton, N.J., suggest that entanglement between a black hole and the radiation it has emitted creates a wormhole—a back-door entrance into the hole. That may help preserve information and ensure that black hole physics is reversible.

Whereas these string theory ideas work only for specific geometries and reconstruct only a single dimension of space, some researchers have sought to explain how all of space can emerge from scratch. For instance, ChunJun Cao, Spyridon Michalakis and Sean M. Carroll, all at the California Institute of Technology, begin with a minimalist quantum description of a system, formulated with no direct reference to spacetime or even to matter. If it has the right pattern of correlations, the system can be cleaved into component parts that can be identified as different regions of spacetime. In this model, the degree of entanglement defines a notion of spatial distance.

In physics and, more generally, in the natural sciences, space and time are the foundation of all theories. Yet we never see spacetime directly. Rather we infer its existence from our everyday experience. We assume that the most economical account of the phenomena we see is some mechanism that operates within spacetime. But the bottom-line lesson of quantum gravity is that not all phenomena neatly fit within spacetime. Physicists will need to find some new foundational structure, and when they do, they will have completed the revolution that began just more than a century ago with Einstein.

Nature 557, S3-S6 (2018)

doi: 10.1038/d41586-018-05095-z

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宇宙世界的底层结构及演绎—米农(minon)

最近我和朋友们在探讨,量子世界的秘密,宇宙底层的秘密,引力的秘密以及关于量子信息的基础理论。

引力的源头,龚学理论告诉了我们,是时间驱动。

在上一篇博文中,定义了一个最小能量单元:米农(minon)

“我们认为三旋理论还可以往底层发展,甚至还可以远溯到n重三旋底层结构。我们可以采用多重复数,可以运用博特周期性定理描述酉群的同伦群和正交群同伦群的周期性。多重复数的展开形式为标准的U结构。所以,多重复数的同伦周期为 8,在物理意义上同伦的概念可以和性质相似等同。多重复数是现代数学和物理学体系的演绎和发展。通过对多重复数的深入 研究可以进一步揭示客观世界的更深层的规律,从普朗克常数出发,求取该常数下的最小能量值,直达宇宙学常数层面,再迭代回归到普朗克尺度,甚至标准模型粒子尺度、中观物质层面、甚至宏观宇宙。

根据龚学理论确定性方程: (delta E * delta T)=h-bar,能量空间与时间可以具有反对称性。
可取:minon== min delta E ==h-bar/(max delta T),

而max delta T=137–138亿年,是宇宙的年龄。

普朗克常数:h-bar =   ħ = 1.0545718 × 10-34 m2 kg / s

C = 299 792 458 m / s = 2.99 x 10 ^ 8 m/s

宇宙的年龄T =max delta T(life time of universe, 13.799±0.021 billion years) = 4.34 x 10 ^17 s (second)

minon=h-bar/max delta T =( 1.0545718 × 10-34 m2 kg / s)/ 4.34 x 10 ^17 s= 2.429889× 10-52 m2 kg / s2

在此我们称minon为宇宙最小基本能量单元。与此能量对应的最小物质单元质量m0=h-bar/(max delta T*C^2)。我们可以确定现行宇宙的最小能量质量单元能量远比普朗克常数还小很多个数量级(18个数量级)。

我们还提出了在复数空间,引入保形变换1/Z^n,将其点外开放半球变换到点内闭合半球,阴阳平衡,合二为一,从此,宇宙成为有限的统一的整体。这类似于将“柯召-魏时珍猜想”应用于物质的底层,直到宇宙最小能量、最小质量、最小空间单位。

有人质疑这个米农:“以微波背景3k温度作最底层质量单位,你和姜放老师没有考虑微波背景3k温度所涉及的封闭的体积空间。这个温度看似很小,比普朗克低了18个数量级,但是以整个宇宙体积作的背景体积,所以很小。但如果单独使用是非常大的。所以用作底层米农,可以像姜放的基本空间单元一样,就是一个笑话。中科院大学校长官科院士,也在用温度挑战爱因斯坦广义相对论。也许这不成立,道理也如此----少到微观最低温度0度一个量子,就不存在温度概念,即使有运动也如此。因为温度是集体运动的产物。所以龚老师多次来信批评姜放老师的创新,是对的。下面我有龚老师的第2封信。你和姜放老师是学电力和自动化的,对微观单独一个量子或一个电子,在一个有限封闭空间的温度,没有教材讲授过。姜放老师创新出,也不奇怪。罗正大,国家给他出版了9本书,都是自己定义的外力和斥力,不与国家学校的物理教材相同,但自认为可以解决所有物理学难题,他批判引力的所有应用都是错的。近一年多我都在看罗正大的9本书,想我们国家为什么会这样?包括你的美国同学王令隽终身教授,也像罗正大。姜放老师是国内官科的罗正大吗?你想做罗正大吗?”
我们探讨问题,当然,应该质疑!北大校长说:“质疑不能带来。。。。"  。如果连质疑都不要了,还要科学干什么?
有质疑是正常不过的事,也应该予以回复和讨教。我的回答如下:
我所崇尚的物理学:
1,对于宇宙世界必须有一个整体的、全面的、完整的架构;
2,对其中的物理参数、变量有严格的定义,必须有严格的数理逻辑和方程描述;
3,全部假设及其推论,必须最后经过客观事实的严格检验。
以上是物理学而言,更多关于创新理论,何为创新?
4,创新理论,必须接受龚学创新理论定律的检验;
5,创新理论,必须接受龚学完美性10条检验;
6,创新理论,必须接受理论竞争和奥卡姆剃刀原则检验。
我有罗正大的那一堆书,特别是 统一的宇宙,总结了宇宙引力与斥力平衡,探求宇宙的精神值得学习,但其结论都是有待检验的,按以上6点来看,都还需要一一检验验证。
我从来没有联系过,罗大正。虽然,他也是一位值得尊敬的学者兼实业家。我就是我,我不是  罗大正。另外,误会了,我从来没有说过,王令隽先生是我同学。
那么,有人质疑这个米农(minon)理论,我的回答,依据是:
1,宇宙世界是层级结构,标准模型粒子就是宇宙物质的底层了吗?层子结构如何?如中国古人的万世不竭论和毛粒子。

2,龚学理论二元(A,V)描述可计算宇宙与7色描述不可计算宇宙了。但空子数学表达为0,但事实上空子不空,另外还有一代、二代、三代表述、7色结构,是否就是终极了?
3,三旋理论差不多也推进了一层,还形象的描述了各模块的几何结构。完满了吗?
 4,我依据的龚学确定性原理,DE*DT=h,  这也是爱因斯坦-普朗克关系 E=h * v,       v为德布洛伊物质波的频率;
5,宇宙这个客观存在,已经被全球科学家探测,其年龄为137.99亿年,这个年龄就是宇宙这个最大量子的此时刻最大时间:max DT;
6,很自然,宇宙中的普朗克量子的最小能量现在就是:min DE = h/ max DT; 其实,这已经进入普朗克常数的底层,属于内点空间。
 宇宙存在最长的宇宙波长,最长的时间周期–宇宙周期,最小频率的波。
7,这份能量必定是宇宙现在的构成成分,从宇宙中来,回到宇宙中去;
8,这份能量叫做米农(minon),名可名,非常名;光有名字是不够的,而且,米农是一元数u;
9,构成宇宙,显然光靠米农是不够的,一元扩展:u+iu, 是一个旋转的米农线圈,王老师的线旋;
10,二元扩展,王老师的面旋;
11,三元扩展,王老师的体旋;
12,这也是老子的一生二,二生三,三生万物;
13,这也是苑广明老师的多重复数描述;
14,由此可以往上发展数理结构,滚雪球;
15,符合复杂系统,自相似,和多层迭代原则;
16,一直到可检测的宇宙层面,如微波背景辐射、基本粒子层。
17,姜放用微波背景辐射作为他的物理学的依据;
18,我用米农构建和描述、解释微波背景辐射;并且进入了可检测,可验证的区间;
19,量子场论的CPT联合反演不变性;
20,圈量子时空反演不变性;
21,点内空间与点外空间的反对称性;
22,反德西特/共形场理论(AdS/CFT)对偶性;
23,甚至米农本身还可以是一个圈量子,当然,简单起见,球粒子也可以,但加上一元扩展成复数,一旋,二旋、三旋,满足8周期律,64周期律,
24,以上迭代,直到普朗克层、基本粒子层、宏观物质层 。更是可以检验验证的了。
以上假设,仍然是假设,但只要有条件验证以上假设,而且没有错,那就是创新。
当然,还不成熟,刚刚提交大家评论,特别希望大家批评指正!
 —————————————————————
我回答有关问题如下:
一,关于我以上的第18条。这个宇宙中来的最小能量单位,不是宇宙创世时的能量最小单位,是现时此时此刻能量。它从这个宇宙中来,它回归这个宇宙,就应该反映宇宙这个时刻的状态,因此,米农是最大时间的函数,也是此时此刻时间的函数。宇宙学探测到了当今的宇宙存在背景辐射,这个背景辐射也必定被宇宙此时最小能量单位米农的状态有所反映。米农,它是温度、它是辐射、它是比基本粒子还小18个数量级以上的微粒。它的运动可以确定性地演绎,也可以看做大量微粒的随机运动。这样的微粒子太小太小,还无法测量,但其总体效果已经体现。在普朗克到标准模型层面,至此可以直接与沈致远先生的SQS理论对接。
参考沈致远先生的SQS理论,可以严格地描述这些粒子如何在普朗克层到SM层构成一个面包圈结构,并且严格地计算出来所有的基本粒子结构、质量、波长,与实际误差很小,包括卡毕波角,温博格角,比CKM模型更准确。我是认真读过沈老先生的原文的。在此也感谢沈老先生多次越洋电话指教。
沈致远先生在论文中提出25项预测,可以供实验检验。沈致远指出,SQS理论是发展中的理论,有许多课题可供继续研究。2013年第4期《前沿科学》编发了此论文的中英文摘要及参考文献。全文可查阅Journal of Modern Physics, 2013, 4, pp.1213-1380。
我从来没有否定三旋理论的发现和成果,只是觉得不够完美!乱哄哄,是一个表象。任何现像学理论,就是还不能、还没有抽象出本质的东西。相反,我对三旋理论也是大加赞赏的。但完美了吗?还不够完美!如何完善,还是要做进一步的工作的。
二,关于威滕和丘成桐
威滕和丘成桐是数学家,他们的弦论–M弦、超弦,卡-丘结构,数学上都很漂亮。因此,他们得了数学最高奖。
但物理上,他们自己都认为失败了!!!正式宣布:弦理论作为物理学理论已经死亡 | 统一的宇宙 统一的理论  http://www.pptv1.com/?p=678
原文:String theory has so far failed to live up to its promise as a way to unite gravity and quantum mechanics. At the same time, it has blossomed into one of the most useful sets of tools in science.
出处:String Theory’s Strange Second Life | Quanta Magazine  https://www.quantamagazine.org/string-theorys-strange-second-life-20160915
据温伯格披露,威腾和尼玛现在都不做弦论了。 但国内弦物理学主流,2017年8月还在庆祝 弦理论的伟大胜利。为什么?干什么?大概是要经费!要生存!要发展!
三、关于第9-第11条,我错误理解了三旋理论,表示歉意。
我们完全可以设定米农也是面包圈结构,建立类似如龚学方程0那样的初始结构。
我可以说苑广明先生的多重复数也可以这样描述。
而且,这样的结构,符合中国古人的哲学:易理学。特别强调,这个易理是普适的中国古代版本的宇宙万物理论。龚学理论在标准粒子层也符合易理。另外,从宇宙大空间的暗物质、暗能量的结构看,宇宙大尺度也符合易理,因此,我推论:最小能量空间所构成的微观结构也应该符合易理。
根据龚学引力理论,米农(米农)也就是龚学意义的引力子。
好了,我说得太多了。下次再聊。
 2018-5-8日晚
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 这个问题的讨论还在继续:那么,是否可以公开讨论呢?
我不太确定。但我还是将今天回复王老师的信件附上:
尊敬的王老师:
您好!
您总结的 《宇宙底层结构MINON(米农)大争论》 文件,原原本本地记录了我们的一些质疑、争论,和大家的讨论。这是我们朋友之间的学术讨论和交流,有些评论太直接,有可能引起误会和对别人的无意伤害,所以,前头几次我说最好是小范围的内部交流。
没想到我们的讨论范围扩大了一些,我抱歉前天把这个争论和讨论放到了我的个人网站上,这势必是违背了我前期说的原则。但我对我说的话,可以负责任。更准确一点表达,可参见:宇宙世界的底层结构及演绎—米农(minon) | 统一的宇宙 统一的理论  http://www.pptv1.com/?p=2245
但学术讨论和争论,无论 正反方意见,应该公正客观地摆出来任人评说,最终都以理服人。
西方经过二次弦理论革命后的,M弦、超弦,仍然没有摆脱其徒有漂亮数学形式,而无有真正可检验结果的不切实际的毛病。它已经被西方科学世界所诟病。2016年8月1-6日,在北京召开的弦理论国际会议,我们国家对此还是非常重视,一片叫好声音,似乎没有听到什么反对派的声音。
我私下是与威藤教授、David Gross教授交流过,我对Gross教授说:我们的龚学理论有一个整体的架构、一系列的定理,和一套全面解决当今物理公开开放问题的阐述,并且符合客观实际。这个理论,已经对他们产生了压力,Gross教授说应该把它公开发表出来。我们已经把它放在网上,也不是一天两天了,龚先生也出版过一系列的著作,主要著作美国知名的各大学都有收录和馆藏。
龚学理论能够回答Gross教授所提到的基础物理学现在面临的主要问题:1,如何能够完全描述宇宙的起始和终结;2,如何描述时间和空间的自然规律;3,如何发现物理世界独特性和统一特性。见:基础物理的黄金时代–拯救主流物理BSM | 统一的宇宙 统一的理论  http://www.pptv1.com/?p=626
西方弦物理科学带着全世界那么多顶尖级的人才,忙乎了快半个世纪了,终于承认自己无法解决量子引力和宇宙万物了。见:正式宣布:弦理论作为物理学理论已经死亡 | 统一的宇宙 统一的理论  http://www.pptv1.com/?p=678,或者
西方弦论一无是处吗?不,它还有第二条生命,作为数学和科学工具还有意义。事实上,他们离终极理论只差那么一小步,但这却是全球基础物理的一大进步。可选方案:
1,采用龚学理论,予以补充;
2,或采用三旋理论加强版,予以补充;
3,或采用沈致远先生的SQS加强版,予以补充。
以上三个理论都是具有我们中华民族传统的华人科学家提出的,具有中华古老哲学和智慧的结晶。以上三个理论如果互相融合,更能体现我们中华文明对世界的贡献。
如果不是这样,那么让他们自生自灭,或将终有一天其中的理论会被广泛接受,只是早晚的问题。但科学的竞争也要与时间赛跑,西方一个霍金,无实在贡献却炒得成为神人。
 中华民族当自强不息!
以上愚见,欢迎赐教!
敬礼!
李小坚
2018年5月10日
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我们龚学理论指出,引力来自时间。时间驱动宇宙万物从过去、到现在、到未来运动发展。在能量复频域,有规范场对称性,而此规范场对称性的破缺,从复频域转到时间域,按照龚学理论方程0的方式,产生物质粒子和时空,按照统一力方程包括了引力。这个理论将规范场理论、弦论与圈量子、爱因斯坦相对论、量子力学都统一在此架构之中,宇宙万物在龚学看来,已无秘密。
但是否可以更加深入到普朗克常数层底下,这是一次尝试。
因此,这个米农,必定要体现以上原理。
米农理论还在发展之中。
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龚学理论中,单位时间内每个时间维度的量子行为的数量是{1(/ ħC)}。
因为,宇宙的生命时间,有{1,i,   -1,   -i} 4个时间维度。因此,这个宇宙的总量子数:
{total Tc总量子作用计数}={1(/ħC)} ^ 4   ×T;
因此,Tc={1(/ħ C)^ 4 } x T= 4.34 /9.714 x 10 ^ 103 x 10 ^ 17
=0.446×10 ^ 120
其中:普朗克常数 ħ=1.0545718×10-34 m2 kg/s
光速C=299 792×458 m/s=2.99×10 ^ 8 m/s。
因此,((ħc)^ 4={(1.05×2.99)x(10 ^(-34+8))}^4=97.14×10 ^(-104)=9.714×10(-103)。
T(宇宙生命周期,13.799±2100万年)=4.34×10 ^ 17秒
到目前为止,这个宇宙应该有一个{总量子行动计数},其数量为10 ^ 120。
龚学理论的宇宙学常数计算:
(Λ) =1/Tc =1 /( 0.446×10 ^ 120 )= = 2.242×10 ^ - 120
宇宙学常数(Λ) 是空间真空能量密度的值。由宇宙常数产生的正真空能量密度意味着负压,反之亦然。在普朗克单位,作为一个自然无量纲值,宇宙学常数,Λ ,是在10 ^ -120的方次。
迄今为止,宇宙学常数(Λ )是一个没有理论表述的现象学参数,尽管它在GR方程中有特指的定义。同样,这个常数还不能被任何主流量子引力理论推导出来。M弦理论甚至不能确定它的符号是正还是负。
如果我们延伸宇宙学常数的定义,为每个米农量子争取一份量子空间、米农量子能量密度。
宇宙学常数(Λ)={宇宙量子能量密度}
= {米农(minon)/现时宇宙米农量子体积(Vm)}
= { 1 / 0.446×10 ^ 120 }
= 2.242×10 ^ - 120
因为:minon=h-bar/max delta T =( 1.0545718 × 10-34 m2 kg / s)/ 4.34 x 10 ^17 s= 2.429889× 10-52 m2 kg / s2
问题:上式计算表明:宇宙学常数层10 ^-120到米农面包圈能量10 ^-52之间有一个10 ^68数量级的巨大鸿沟。
猜测:宇宙初创阶段,经历过一个10^68的白洞的体积膨胀过程,反对称于一个10^68的黑洞的体积收缩(密度增加10 ^ 68)。即minon现时世界的基本单元体积Vm曾经经历过一个10^68的白洞膨胀过程,我们现在看到的minon体积Vm,相对于创世之初体积V0, Vm=V0*10^68,(密度减少10 ^ -68)。
如果没有这个白洞膨胀过程,初始宇宙学常数将比现在高10^68数量级。
从而,现时宇宙学常数(Λ) = {米农(minon)/现时宇宙米农量子体积(Vm)}=
2.242×10 ^ - 120

龚学本身也可以描述这个宇宙膨胀过程:

最新宇宙循环增长周期已经计算出来了!

C-universe2017-6-18

T=4.34×10^17  秒

N=345

我们的宇宙已经进入了第345个震荡周期。现时宇宙体积:

Rmax=R0*2^345

Vmax(T)=V0*(2^345)^3
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黑洞、白洞、虫洞

什么是黑洞、白洞、虫洞?他们之间的关系是什么?_宇宙探索_新浪博客 http://blog.sina.com.cn/s/blog_5ea3e1790100co2l.html

什么是黑洞
   “黑洞”是一种天体:它的引力场强大得就连光也不能逃脱出来。根据广义相对论,引力场将使时空弯曲。而恒星的半径越小,它对周围的时空弯曲作用就越大,朝某些角度发出的光就将沿弯曲空间返回恒星表面。黑洞不让任何其边界以内的任何事物被外界看见,这就是这种物体被称为“黑洞”的缘故。据猜测,黑洞是死亡恒星或爆炸气团的剩余物,是在特殊的大质量超巨星坍塌收缩时产生的。

什么是白洞
   白洞可以说是时间呈现反转的黑洞,进入黑洞的物质,最后应会从白洞出来,出现在另外一个宇宙。由于具有和“黑”洞完全相反的性质,所以叫做“白”洞。它有一个封闭的边界。聚集在白洞内部的物质,只可以向外运动,而不能向内部运动。因此,白洞可以向外部区域提供物质和能量,但不能吸收外部区域的任何物质和辐射。白洞是一个强引力源,其外部引力性质与黑洞相同。白洞可以把它周围的物质吸积到边界上形成物质层。白洞学说主要用来解释一些高能天体现象。目前天文学家还没有实际找到白洞,还只是个理论上的名词.

什么是虫洞
虫洞可能是连接黑洞和白洞的时空隧道。“虫洞”是连接宇宙遥远区域间的时空细管。它可以把平行宇宙和婴儿宇宙连接起来,并提供时间旅行的可能性。“虫洞”的研究虽然刚刚起步,但是它潜在的回报,不容忽视。科学家认为,如果研究成功,人类可能需要重新估计自己在宇宙中的角色和位置。

什么是黑洞、白洞、虫洞?他们之间的关系是什么?

白洞、虫洞及虫洞之间的关系

black-white
 黑洞、白洞、虫洞仍然是目前宇宙学中“时空与引力篇章”的悬而未解之谜。黑洞是否真实存在,科学家们也只是得到了一些间接的旁证。当前的观测及理论也给天文学和物理学提出了许多新问题,例如,一颗能形成黑洞的冷恒星,当它坍缩时,其密度已然会超过原子核、核子、中子……,如果再继续坍缩下去,中子也可能被压碎。那么,黑洞中的物质基元究竟是什么呢?有什么斥力与引力对抗才使黑洞停留在某一阶段而不再继续坍缩呢?如果没有斥力,那么黑洞将无限地坍缩下去,直到体积无穷小,密度无穷大,内部压力也无穷大,而这却是物理学理论所不允许的。目前我们对黑洞、白洞和虫洞的本质了解还很少,它们还是神秘的东西,很多问题仍需要进一步探讨。目前天文学家已经间接地找到了黑洞,但白洞、虫洞并未真正发现,还只是一个经常出现在科幻作品中的理论名词。
   如果考虑黑洞旋转同时/或者带有电荷,事情会变的更复杂。特别的是,你有可能跳进这样的黑洞而不撞到奇点。结果是,旋转的或带有电荷的黑洞内部连接一个相应的白洞,你可以跳进黑洞而从白洞中跳出来。白洞有可能离黑洞十分远;实际上它甚至有可能在一个“不同的宇宙”–那就是,一个时空区域,除了虫洞本身,完全和我们在的区域没有连接。
黑洞和黑洞之间也可以通过虫洞连接,当然,这种连接无论是如何的将强,它还是仅仅是一个连通的“宇宙监狱”。虫洞不仅可以作为一个连接洞的工具,它还在宇宙的正常时空中出现,成为一个突然出现在宇宙中的超空间管道。虫洞没有视界,它有的仅仅是一个和外界的分解面。虫洞通过这个分解面和超空间连接,但是在这里时空曲率不是无限大。就好比在一个在平面中一条曲线和另一条曲线相切,在虫洞的问题中,它就好比是一个四维管道和一个三维的空间相切,在这里时空曲率不是无限大。

以上是现有科普版的白洞、黑洞、及虫洞理论,兼容于米农理论。

这个宇宙学常数完全是整个宇宙量子总数10 ^ 120 的倒数。采用保形变换1/Z^n,  n可取{1,0,-1,} 将宇宙整体反对称映射,包括巨大的黑洞与白洞的反对称与镜对称,直达宇宙的最底层—-宇宙学常数层。反之亦然。

米农就是附着在10^68之白洞表面的最小能量面包圈量子。或可以看作SYZ镜对称或T对偶性之四维卡拉比-丘流形上的K3环面或环圈。

以上龚学理论中的宇宙学常数的引入,以及黑洞、白洞、虫洞的引入,更能说明宇宙的底线宇宙量子的 能量密度为 10 ^ – 120数量级的含义。而且,进一步表明龚学循环多宇宙,正负黑白宇宙之转换演变。

这个演变过程在数学上已经有“庞加莱猜想外定理”, 还有 上面文章提到的“柯召-魏时珍猜想”的支持。

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2017年-2018年,本人注意到汪一平先生发展的相对论圆对数理论。我认为,可以用圆对数理论来描述最大宇宙、中观宇宙(基本粒子宇宙)、最小宇宙之间的关系。这个想法得到汪一平先生的赞赏与支持,在此表示感谢。

汪一平圆对数有:(y = xz)。它是与传统分析方法不同的“(B-R)理论”。该方法采用由1763年英国贝叶斯(B)(1702—1763)与1982年中国汪一平(R或RELH)(1937—)各自独立提出相似的(相对度—相对性结构)原理,可以并成为一种新的数学分析方法(y = xz),称其为(B-R)理论。数学特征:“既定的数值用相对可变的底数f(x)= (1-η2) z x 0 自乘一个相对不变的幂次、指数函数(z=ck),建立相对性原理,由此建立了f(x)的底数函数形式,成为的相对性结构原理,其中:

y = xz = [(1-η2) z x0 ]

有:  x / x0  = (1-η2) z = ∏n=1(1-ηi2)z = ∑n=1(1-ηi2

η = ∑(ηi)(标量);

(或):     = ∑[(1/n)ηi](标能量);= ∑(ηi2)1/2     (矢量);= ∑[(1/n) 2ηi 2]1/2(矢能量);

幂指数:   Z = C·K; k = [-1,0,+1] ,

η = Cηh; C = ∑Ci; C:路径积分值,

零点值:(1-η2) = (0,(1/2),1,2)= (0,(1/2)k);

η =(C)η = (0,(1/2)i(1/2),1),

式中:(x)可变底数,(x0)底数算术平均值。(1-η2)c中,η =(Cηh)为相对性结构因子与路径积分一致性;ηh:为相对性标准量,可转化为相对性结构因子;C:幂次流,它可以是级数、超越函数、多项式等形式,籍此处理了多层(高维)次与低层(维)次的统一关系,并使其函数由积(除)转化为和(差),最后在边界处给予重整化为相对不变值。

这样一来,(B-R)理论很好地处理了把复杂的非线性函数(f(x))兼并为简单多项式的非线性函数(1-η2)z,再转化为简单的线性函数(η)的计算分析。这意味着自然界规律错综复杂的变化,大多都可归纳为简单的线性变化规律,而错综复杂的根源在于不同元素在不同的区域有其不同个性的作用“参数”,一旦用相对性理论剔除了个性,剩下了具共性的、统一的自然定律。这点或许有对传统观念很深感情的人认为“没有那么简单”,“不好相信”。但是,中国有句名言 “实践检验真理”。可参考汪一平博客文章全部内容,说明了用(B-R)理论很好地处理了若干个世界著名难题以及形形色色各种类型的应用实例。

汪一平先生对米农理论的点评:

1.甚至米农本身还可以是一个圈量子,当然,简单起见,球粒子也可以,但加上一元扩展成复数,一旋(圆对数进动方程),二旋(圆对数电磁理论)、三旋(圆对数自旋加进动方程),满足8周期律,64周期律,【一直到{2}^KN】(这里需要数学证明,组合同构性及以{2}^KN,[K=+1,0,-1]的跨越)即【P=NP完全问题】
24,以上迭代,直到普朗克层、基本粒子层、宏观物质层(龚学思想没错) 。【一直到整个宇宙】(这里需需要单一化或量粒子化证明)【霍奇猜想、抽象庞加莱猜想】。

2. 龚学理论指出,引力【各种质能(场)、性质(正中反三态)、极限(层次)的变化】均来【自对时间的假设与作用】需要【黎曼猜想、BSD猜想】。杨振宁规范场包含运动方程、电磁方程(K=-1)、元素组合概念,独缺引力(K=+1)的描述,关键点是“要求没有质量具体元素的数学四则运算”。这是当前的前沿课题。我可能先走了一步,还不敢说‘建立完整性的数学基础’。

3. 上述全球华人的三个理论,我认为基本上都没有冲突,但在数学的定量证明(或量化计算)都不能说【具有完整性】。一旦提取它们的变化共性,摆脱具体的质量元素的干扰,方便的给于数学完整性证明,就成为圆对数概念。但是依然采用“传统(有限)微积分方法,不能解决(无穷元素与无限组合)的完全问题”。我很希望李教授能够把中国上述学者的优点集合起来,拓展成为具有新颖性的数学物理理论。

参见:探索自由天空_新浪博客 http://blog.sina.com.cn/lkx0570

137、“(B-R)理论”或将挑战“数学理论”在于作出实质性进步_探索自由天空_新浪博客 http://blog.sina.com.cn/s/blog_618a0bbf01017fow.html

2018-5-16

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讨论还将继续。

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我们的结论:最大宇宙与最小宇宙是一个数学上反对称的平衡统一的系统。

赞龚学—米农量子—-宇宙学常数

神龙只见尾,龙首在云端。云深不可测,盘旋入空无。

5-20修改加韵:

神龙只见尾,龙首在云中。云深不可测,盘旋入虚空。

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吴岳良院士的引力量子场理论:

引力量子场论

引力量子场论_百度百科 https://baike.baidu.com/item/%E5%BC%95%E5%8A%9B%E9%87%8F%E5%AD%90%E5%9C%BA%E8%AE%BA/19311379?fr=aladdin

引力量子场论由中国科学院院士、发展中国家科学院院士、中国科学院大学/中国科学院理论物理研究所研究员吴岳良提出。
中文名
引力量子场论
外文名
Gravitational Quantum Field Theory
提出者
吴岳良
提出时间
2016年

基本概述

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引力量子场论的建立基于自然界基本规律与时空坐标和标度选取无关且遵循局域规范不变原理。自然地引入双标架四维时空概念,即具有整体庞加莱和标度对称性的四维坐标时空以及具有局域自旋和标度规范对称性的四维引力场时空,前者描述量子场的运动和度量,后者决定量子场的内禀自由度和相互作用。在引力量子场论中,引力相互作用由自旋规范对称性SP(1,3)支配,基本引力场不再是弯曲坐标时空的几何度规,而是双标架四维时空中的双协变规范矢量场,它耦合到所有量子场,形成的局域平坦四维引力场时空由非对易几何来刻画。 [1]  [1] 
引力量子场论 [2]  给出了统一描述引力、电磁力、弱力、强力、自旋力和标度力的一个基本理论框架,可导出含有引力场效应的所有量子场运动方程和所有基本对称性对应的守恒定律。爱因斯坦广义相对论作为引力量子场论中引力场方程的对称部分而呈现。此外,引力量子场论中的量子效应使得引力标度子引发整体标度对称性破缺从而导致早期宇宙暴胀,给出以量子暴胀宇宙为起源的量子引力场时空动力学。引力量子场论的建立不仅对理解宇宙的起源和演化至关重要,而且对量子理论本身的普适性和自洽性起着根本性作用。

提出动机

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目前,已知自然界存在四种基本相 [3]  互作用:电磁、弱、强和引力相互作用。前三种相互作用由平直闵氏时空中的相对论量子场论描述,由规范对称性刻画,称为粒子物理标准模型。引力在宏观世界由爱因斯坦提出的广义相对论描述。广义相对论是构建在黎曼度规下的弯曲时空动力学。显然,这种构建在弯曲时空中的度规动力学不同于其它三种基本相互作用力的处理方式。从而很难构建一种统一描述引力及其它三种基本相互作用的理论,以至于引力量子化变得异常困难。
在过去半个世纪里,众多理论物理学家尝试构建引力规范理论,但几乎所有尝试都基于弯曲时空的黎曼或非黎曼几何。另一方面,研究表明,在基于整体平坦时空的量子场论框架下统一描述引力对理解和探索宇宙起源起到越来越重要的作用,如奇点问题、早期宇宙暴涨等。如何基于整体平坦闵氏时空中的量子场论框架建立一种新的引力规范理论,使之从根本上与电磁作用、弱作用和强作用进行平等和统一地描述。即所有基本粒子的相互作用均由规范对称性支配且由定义在整体平坦的闵氏坐标时空中的量子场来刻画。

建立基础

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狭义相对论和量子力学的成功统一建立了相对论量子场论,成为描述微观世界的基本理论框架。结合对称原理,即对称性和对称破缺,建立起描述基本粒子的相对论量子场论。研究表明,规范对称性决定相互作用,规范对称破缺导致物质质量的产生。由此,在整体平坦时空的量子场论框架下,建立起描述电磁、弱和强相互作用的粒子物理标准模型,对应的对称性分别为:U(1)Yx SU(2)L x SU(3)c。这些对称群在数学上称为幺正李群。 [4]  [4] 
爱因斯坦广义相对论的建立基于广义协变原理:即自然界的物理定律由一组方程来描述,它们在所有坐标系下都是很好定义的,具有广义坐标不变性。数学上由广义线性群GL(4,R)所对应的对称性来描述。在爱因斯坦广义相对论中,引力场由弯曲时空的度规场来描述。如果时空度规作为引力场是有限且正定的,爱因斯坦表明,人们总能选择一个特殊的坐标系使得度规矩阵的行列式数值为1,由此可大大简化引力场运动方程。但问题在于,如果选择了这一特殊的坐标系,就没有广义坐标不变性,似乎意味着要放弃广义协变原理。但爱因斯坦在《广义相对论基础》这篇论文中是这样考虑的:认为这样做就意味着部分地放弃广义相对论假设是不对的。因为我们并不会问“对所有行列式为1的变换都协变的自然规律是什么?” 我们的问题是 “什么是广义协变的自然规律?”。只是当我们公式化后,才选取特殊的坐标系简化我们的表达式。
1915年建立广义相对论必然受到当时对自然规律认识的局限性。那时,量子力学还没有建立,更不用说量子场论。对于物质的基本组成,除电子外,其它的基本组元,即6种夸克和6种轻子都一概不知。同样,除电磁力和引力外,并不知道弱和强相互作用力的存在。爱因斯坦通过推广狭义相对论成功地建立广义相对论来描述引力,既是一个自然的推广,也是科学上的一个创举。爱因斯坦引力场方程首次建立起了时空几何与物质间的相互关联。
1928年,狄拉克把狭义相对论与非相对论性量子力学结合建立了相对论性量子力学。相对论性量子力学的狄拉克方程给了人们更多的启示:当把时间与空间联系在一起作为四维时空进行平权处理时,描述基本粒子的波函数不再是标量场而是4-分量的狄拉克旋量场。这意味着时空的4个维度对应于物质场的4个分量,进一步阐明了时空的基本性质与物质的内禀自由度之间的几何联系。这之后,发展了相对论性量子场论和粒子物理标准模型。粒子物理取得了许多突破性进展,例如:建立量子电动力学(QED)、提出Yang-Mills规范理论、发现宇称不守恒、建立电弱统一模型、发现夸克和轻子、建立量子色动力学(QCD)。
当把以弯曲时空动力学为基础的广义相对论与建立在整体平坦时空中的相对论量子场论结合时,却遇到了难以逾越的一些理论障碍:弯曲时空不再具有四维时空的整体平移和转动不变性,不能很好地定义能量、动量和角动量等物理守恒量,也无法像狭义相对论那样很好地定义时间和空间间隔。基于时空坐标广义线性群GL(4,R)局域对称性所建立的广义相对论与基于基本粒子量子场幺正规范对称性U(1)Y x SU(2)L x SU(3)c建立的粒子物理标准模型,显然无法在同一层次上进行统一描述。然而,建立在量子场论框架上的粒子物理标准模型和基于广义协变原理的广义相对论都得到了已有实验的验证。
这使得理论物理学家面临着一个长期未决的基本问题:能不能基于整体平坦时空的量子场论框架来描述引力相互作用?也就是说能否建立起不基于广义协变原理的引力理论?要解答这个问题,自然要求超越爱因斯坦广义相对论的基本假设 [5]  [5] 
对这个基本问题的探索导致吴岳良打破爱因斯坦广义相对论中关于广义坐标变换不变假设的局限,不再从推广狭义相对论和坐标时空几何的途径来构建量子引力理论,而是基于量子场论和规范对称原理,建立超越爱因斯坦广义相对论的引力量子场论。

基本假设和原理

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依据规范对称原理,规范对称性决定相互作用。而对称性的引入与构成自然界的基本组元(如夸克和轻子)的内禀自由度紧密相关。引力量子场论的建立是在量子场论理论框架下基于以下的基本假设和原理:
(i)将费米子量子场的自旋对称群SP(1,3)作为一种内部对称性,区别于闵氏时空中坐标的洛伦兹对称群SO(1,3);
(ii)所有量子场的运动学需遵循狭义相对论和量子力学原理;
(iii)所有量子场的动力学由规范对称性支配的基本相互作用来刻画;
(iv)引入双标架时空(biframe)概念,其中一个时空标架是整体平坦的闵氏时空,它起着惯性参考系的作用,用以描述基本场的运动,并很好地定义守恒量;另一个标架是局域平坦的非坐标引力场时空,它用于表征相互作用,刻画场的动力学;
(v)在引力场时空中构建规范不变和时空坐标无关的量子引力作用量。
由此得到的引力量子场论不仅具有在局域平坦引力场时空中的自旋和标度规范变换不变性,并且具有在整体平坦闵氏坐标时空中的庞加莱(非齐次洛伦兹)和标度变换不变性。

基本性质和研究内容

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引力量子场论的一些基本性质和研究内容:

(1)基本引力场是定义在局域平坦非坐标四维时空和整体平坦四维闵氏坐标时空的双协变矢量场

(X)。 这里的矢量场

(X)是伴随基本粒子量子场具有局域自旋规范对称性SP(1,3) 和标度规范对称性时而引入的双协变矢量场,其对偶场 耦合到所有量子场的动力学项和规范相互作用项;

(2)由双协变矢量引力场形成的非坐标时空是一个局域平坦引力场时空,由对偶引力场基{
公式公式
公式公式
刻画。局域平坦引力场时空具有非对易几何特性,并由引力场强刻画。矢量场
公式公式
作为定义在整体平坦闵氏时空的规范势,其场强描述引力相互作用;
(3)量子场论中整体平坦闵氏时空提供一个惯性系以描述量子场运动;且能很好地给出动量和能量等守恒量的定义,可导出所有量子场的运动方程。通过与守恒的能动量张量相联系得到引力场的运动方程;
(4)当自旋和标度规范对称性破缺到具有整体洛伦兹和标度对称性的背景时空结构时,在固定标度规范条件定义的幺正基下,可求解得到背景场运动方程的严格解; [6]  [6] 
(5)引力场时空的几何特征通常由度规场和标度场刻画。得到的背景引力场时空具有洛伦兹不变性,是一类共形平坦的闵氏时空。背景引力场时空由具有非零宇宙质量标度的宇宙矢量来刻画。背景引力场时空对共形固有时而言不再是各向同性的,只有在共动坐标系框架下才显得各向同性。就共形固有时或共动坐标系而言,当光运动接近宇宙视界时,宇宙共形标度将变为无穷大,但以宇宙固有时作为时间度量,需要无穷长时间才能达到宇宙视界。只有以宇宙固有时作为时间度量时,早期宇宙呈现暴涨的性质。宇宙暴涨的发生可由引力量子场论的量子效应引起。
标度规范不变性允许在幺正基下(基本引力场的行列式为1)构建量子化的引力相互作用。规范固定对于引力规范理论量子化的贡献表现为利用路径积分方法下的Faddeev-Popov形式。类似于Yang-Mills规范理论量子化,引力量子场论在确认物理自由度以及量子引力理论定义时,不存在任何困难。基于背景引力场时空,通过给出领头项的有效作用量,可推导得到费曼规则并研究引力量子效应。因规范型引力场的对偶场耦合到所有量子场而产生非线性相互作用,甚至导致无穷大使得理论不可重整性。另一方面,具有标度规范不变的引力相互作用,且局域平坦引力场时空是非对易的,表明存在一个由理论的紫外行为所表现的基本能标,因此通过很好地定义和正规化发散积分,可使得理论变成有限且是有意义的,如:2003年由吴岳良发展的圈正规化方法。当自旋和标度规范对称性破缺到具有整体洛伦兹和标度对称性的背景时空结构时,会出现与背景场耦合而导致的极其丰富的引力相互作用。基于标度子有效背景标量势的单圈量子贡献可探讨宇宙暴涨的量子效应,其量子效应的二次型贡献可引发整体标度对称性破缺,引发早期宇宙暴涨。当背景场标量势真空期望值演化到稳定的极小值时,宇宙暴涨效应停止。
当把引力场作为类Goldstone场使得局域自旋规范对称性成为性对称性,理论呈现整体洛伦兹对称性,可由自旋规范场构建对应的时空规范场:
公式公式
,这里自旋规范对称性变为一种隐性规范对称性。这里时空规范场可定义在平坦闵氏时空下的一种洛伦兹张量场,由此可给出另一种等效形式的量子引力作用量。理论表明,玻色子量子场的引力相互作用可由类Goldstone引力度规场以及时空规范场来描述,但引力场同费米子量子场的相互作用除外。只有当自旋规范固定到幺正规范条件时,即通过自旋规范变换使得双协变矢量引力规范场成为对称的张量,基本引力场与度规场具有相同的自由度,引力量子场论的两种形式才完全等价。由此,可将规范引力量子场论与爱因斯坦广义相对论进行比较,从而得到几何引力场方程:一组对应于爱因斯坦广义相对论的引力场方程,由对称的能动量张量支配;另一组引力场方程是超越爱因斯坦广义相对论的引力场方程,由反对称能动量张量支配。
引力量子场论给出了统一描述引力、弱力、电磁力和强力四种相互作用力的一个理论框架,如何把四种基本相互作用力统一成为一种基本相互作用成为理论物理学家追求的梦想。在引力量子场论框架下,2017年吴岳良基于时空维度与基本量子场自由度之间的相干关联,建立了高维超时空中的统一场论,表明了支配所有基本相互作用力的超自旋规范对称性具有其引力起源。
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彭罗斯1968年提出
理论被否定!
宇宙是确定性的。
Mathematicians Disprove Conjecture Made to Save Black Holes | Quanta Magazine https://www.quantamagazine.org/mathematicians-disprove-conjecture-made-to-save-black-holes-20180517/

In a paper posted online last fall, mathematicians Mihalis Dafermos and Jonathan Luk have proven that the strong cosmic censorship conjecture, which concerns the strange inner workings of black holes, is false.

“I personally view this work as a tremendous achievement — a qualitative jump in our understanding of general relativity,” emailed Igor Rodnianski, a mathematician at Princeton University.

The strong cosmic censorship conjecture was proposed in 1979 by the influential physicist Roger Penrose. It was meant as a way out of a trap. For decades, Albert Einstein’s theory of general relativity had reigned as the best scientific description of large-scale phenomena in the universe. Yet mathematical advances in the 1960s showed that Einstein’s equations lapsed into troubling inconsistencies when applied to black holes. Penrose believed that if his strong cosmic censorship conjecture were true, this lack of predictability could be disregarded as a mathematical novelty rather than as a sincere statement about the physical world.

“Penrose came up with a conjecture that basically tried to wish this bad behavior away,” said Dafermos, a mathematician at Princeton University.

This new work dashes Penrose’s dream. At the same time, it fulfills his ambition by other means, showing that his intuition about the physics inside black holes was correct, just not for the reason he suspected.

Relativity’s Cardinal Sin

In classical physics, the universe is predictable: If you know the laws that govern a physical system and you know its initial state, you should be able to track its evolution indefinitely far into the future. The dictum holds true whether you’re using Newton’s laws to predict the future position of a billiard ball, Maxwell’s equations to describe an electromagnetic field, or Einstein’s theory of general relativity to predict the evolution of the shape of space-time. “This is the basic principle of all classical physics going back to Newtonian mechanics,” said Demetrios Christodoulou, a mathematician at ETH Zurich and a leading figure in the study of Einstein’s equations. “You can determine evolution from initial data.”

But in the 1960s mathematicians found a physical scenario in which Einstein’s field equations — which form the core of his theory of general relativity — cease to describe a predictable universe. Mathematicians and physicists noticed that something went wrong when they modeled the evolution of space-time inside a rotating black hole.

To understand what went wrong, imagine falling into the black hole yourself. First you cross the event horizon, the point of no return (though to you it looks just like ordinary space). Here Einstein’s equations still work as they should, providing a single, deterministic forecast for how space-time will evolve into the future.

Graphic comparing a black hole with and without a Cauchy horizon

Lucy Reading-Ikkanda/Quanta Magazine

But as you continue to travel into the black hole, eventually you pass another horizon, known as the Cauchy horizon. Here things get screwy. Einstein’s equations start to report that many different configurations of space-time could unfold. They’re all different, yet they all satisfy the equations. The theory cannot tell us which option is true. For a physical theory, it’s a cardinal sin.

“The loss of predictability that we seem to find in general relativity was very disturbing,” said Eric Poisson, a physicist at the University of Guelph in Canada.

Roger Penrose proposed the strong cosmic censorship conjecture to restore predictability to Einstein’s equations. The conjecture says that the Cauchy horizon is a figment of mathematical thought. It might exist in an idealized scenario where the universe contains nothing but a single rotating black hole, but it can’t exist in any real sense.

The reason, Penrose argued, is that the Cauchy horizon is unstable. He said that any passing gravitational waves should collapse the Cauchy horizon into a singularity — a region of infinite density that rips space-time apart. Because the actual universe is rippled with these waves, a Cauchy horizon should never occur in the wild.

As a result, it’s nonsensical to ask what happens to space-time beyond the Cauchy horizon because space-time, as it’s regarded within the theory of general relativity, no longer exists. “This gives one a way out of this philosophical conundrum,” said Dafermos.

This new work shows, however, that the boundary of space-time established at the Cauchy horizon is less singular than Penrose had imagined.

To Save a Black Hole

Dafermos and Luk, a mathematician at Stanford University, proved that the situation at the Cauchy horizon is not quite so simple. Their work is subtle — a refutation of Penrose’s original statement of the strong cosmic censorship conjecture, but not a complete denial of its spirit.

Building on methods established a decade ago by Christodoulou, who was Dafermos’s adviser in graduate school, the pair showed that the Cauchy horizon can indeed form a singularity, but not the kind Penrose anticipated. The singularity in Dafermos and Luk’s work is milder than Penrose’s — they find a weak “light-like” singularity where he had expected a strong “space-like” singularity. This weaker form of singularity exerts a pull on the fabric of space-time but doesn’t sunder it. “Our theorem implies that observers crossing the Cauchy horizon are not torn apart by tidal forces. They may feel a pinch, but they are not torn apart,” said Dafermos in an email.

Because the singularity that forms at the Cauchy horizon is in fact milder than predicted by the strong cosmic censorship conjecture, the theory of general relativity is not immediately excused from considering what happens inside. “It still makes sense to define the Cauchy horizon because one can, if one wishes, continuously extend the space-time beyond it,” said Harvey Reall, a physicist at the University of Cambridge.

Dafermos and Luk prove that space-time extends beyond the Cauchy horizon. They also prove that from the same starting point, it can extend in any number of ways: Past the horizon “there are many such extensions that one could entertain, and there is no good reason to prefer one to the other,” said Dafermos.

Yet — and here’s the subtlety in their work — these nonunique extensions of space-time don’t mean that Einstein’s equations go haywire beyond the horizon.

Einstein’s equations work by quantifying how space-time changes over time. In mathematical language, it takes derivatives of an initial configuration of space-time. In order for it to be possible to take a derivative, space-time has to be sufficiently “smooth” — free of discontinuous jumps. Dafermos and Luk indicate that while space-time exists beyond the Cauchy horizon, this extended space-time isn’t smooth enough to actually satisfy Einstein’s equations. Thus, even with the strong cosmic censorship proven false, the equations are still spared the ignominy of outputting nonunique solutions.

“It makes sense to talk of the Cauchy horizon; however, you can’t continue beyond it as a solution of Einstein’s equations,” said Reall. “They’ve offered pretty convincing evidence that that is true, in my opinion.”

You could think of this outcome as a disappointing compromise: Even though you can extend space-time beyond the Cauchy horizon, Einstein’s equations can’t be solved. But it’s precisely the fact that this middle ground seems to exist that makes Dafermos and Luk’s work so interesting.

“This is people really discovering a new phenomenon in the Einstein equations,” said Rodnianski.

Correction: This article was updated on May 18, 2018, to reflect that it has been 40 years since Roger Penrose proposed the strong cosmic censorship conjecture, not 60 years.

2018年5月19日,李小坚 转自量子杂志

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英国自然杂志还是比较开放地在探索:Innovations In The Biggest Questions In Science 。
The biggest questions in science https://www.nature.com/collections/mnwshvsswk
其实,这给了中华文明以新的机会,引领世界的基础科学与世界观、宇宙观、认识论和方法论的创新。
2018-5-25
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苑广明先生的博文:

物质世界微观和宏观的区别

科学无止境 2018-04-25 11:58:44

所有学科的微观和宏观都是一个相对的概念。数量级就是对这个概念的一个具体描述。既相差十倍以上就不是一个数量级的事物了。当然即便是相差几个数量级,微观的效果依然会反应到宏观的范畴,只是不起决定性作用或者可以忽略其存在而已。

物质世界微观和宏观的区别

但是量子力学的微观和宏观还有更明确的区分条件。这个条件就是量子力学的空间概念和四维时空的空间概念是不同的。

物质世界微观和宏观的区别

所以量子力学不能描述四维时空中的物质运动。同时四维时空中也看不见量子力学描述的大部分概念。既四维时空是由物质的黎曼维度形成,而量子力学的维度是物质的复辛维度。所以两者之间的区别是非常明显的,而联系则是更高一级的数学关系。

物质世界微观和宏观的区别

所以在物质世界微观和宏观之间就存在一条鸿沟。区别微观和宏观的方法也是这条鸿沟。

物质世界微观和宏观的区别

既符合黎曼代数关系的维度就是宏观关系。

物质世界微观和宏观的区别

而相互之间符合复辛代数关系的维度之间就是微观。

物质世界微观和宏观的区别​​

这个原理不仅适应物质世界,也适应其它的学科。

柯召-魏时珍猜想与霍金平行宇宙

柯召-魏时珍猜想与霍金平行宇宙
—-量子信息理论的研究与应用(3)
虞函川 李小坚

摘要:联系到柯召-魏时珍猜想发展出的多元宇宙与宇宙轮回结合的模型,可以一下子明白,其实霍金之前“宇宙会像半球一样闭合”,以及后来的“回溯到节点,是到达永恒膨胀的门槛”,能够整合在一起,说的是一回事。在复数空间看,类似保形变换1/Z将其点外开放半球变换到点内闭合半球,阴阳平衡,点内点外合二为一。因此,宇宙成为有限的统一的整体。

关键词:平行宇宙 柯召-魏时珍猜想 庞加莱猜想外定理 三旋理论

一、霍金生前的平行宇宙论

据《科学网》2018年5月3日报道,“平行宇宙没有那么多”,是已故英国物理学家霍金在生前最后发表的一篇论文,给出的一项关于宇宙起源理论的主要观点。2018年3月4日是这篇论文霍金的最后修改时间,10天后霍金逝世,目前该论文已在国际《高能物理杂志》上发表。要说该理论,其实在2017年7月在剑桥大学的一次会议上,曾以纪念霍金的75岁生日首次公开过。

霍金论文的合著者、比利时鲁汶大学理论物理学教授赫托格说,这是基于弦理论进行的大量复杂的数学计算,才得出多元宇宙是有限结论的。霍金在2017年秋天曾说:“常规的永恒膨胀理论预测,宇宙是一个无限的分形,在膨胀的海洋中,镶嵌着不同的口袋宇宙。”这是指宇宙暴胀理论,认为在大爆炸后的极短时间内,时空进行了指数级膨胀的继而推论:在整体上宇宙会永恒地膨胀,只在一小部分区域停下来,不断形成无限多气泡般的宇宙。人类的可见宇宙就是不断膨胀的时空中的其中一个“泡泡”。但人类所处的这个“泡泡”中的物理法则,如光速是300000km/s无法适用到其它“泡泡”;因此这些迥异的小宇宙就共同构成一个多元宇宙。然而霍金说他“不喜欢多元宇宙这个概念。如果多元宇宙中的不同宇宙是无限的,那这个理论就无法得到验证。”霍金临终又一次否定自己的多元宇宙、平行宇宙理论,而接受龚学循环宇宙的思想。

霍金在去世前10天最后修改论文时中,他和赫托格提出:多元宇宙论的这种叙事,是错误的。霍金用论文标题的比喻说,要“给永恒膨胀找到一个平滑的出口”。他们这个平滑的出口,是如何找到的呢?赫托格的解释是:传统的永恒膨胀理论假定宇宙整体背景,依据爱因斯坦的广义相对论演化,量子效应在此基础上提供了一些涨落;永恒膨胀的内在动力,消除了经典力学和量子力学的分割,相对论由此崩溃,于是他们就利用弦理论,去统一相对论和量子力学,重新讨论计算永恒膨胀。因为弦理论是一种试图将四种相互作用力统一起来的理论,认为自然界的基本单元是微小的“弦”,弦在振动和运动过程中产生基本粒子。具体来说,是借用弦理论中的“全息”概念:把整个宇宙看成是一张巨大而复杂的全息图,由此三维空间中的物理现实,在数学上可以简化投影到二维平面上。

即霍金和赫托格推出的“全息”概念,是一种分支,它将永恒膨胀理论中的时间维度,分离投射出来,摆脱对爱因斯坦理论的依赖,把永恒膨胀,被简化为时空起点上的一张空间曲面的这种模型中。而联系之前霍金关于宇宙“无边界条件”的预测:如果回溯到宇宙开始时,宇宙会像半球一样闭合。但霍金最后修改的这篇论文中,他却给出不同的结果:“当回溯到某个节点,就会到达永恒膨胀的门槛。过了那个门槛,人类熟知的时间概念会失去意义”。
正是这个“关节”点上,联系到柯召-魏时珍猜想发展出的多元宇宙、平行宇宙与宇宙轮回结合的模型,可以一下子明白,其实霍金之前的“宇宙会像半球一样闭合”,和之后的“回溯到节点,是到达永恒膨胀的门槛”,是能够整合在一起的阐述,与柯召-魏时珍的理论模型是一回事,甚至中国特色的理论更胜一筹。所以,也能够理解赫托格说“现在我们要发现,在过去还是有边界的”,这是我们所说的串行的轮回的、循环多宇宙。

即可以说,目前关于柯召-魏时珍猜想发展出的平行宇宙与宇宙轮回结合的模型,霍金和赫托格也类似用中国本土弦理论这种新方法,计算出了永恒膨胀理论的一个平滑出口,导向的“有限宇宙”,类似也比西方此前的永恒膨胀理论,建构的无限分形结构简洁得多。但后者也增加了前者理论的可验证性。

因为赫托格分析,新理论缩小后的尺度,可能在人类太空望远镜的观测范围之内—-尤其是原初引力波—-这种在永恒膨胀的“出口”处,产生的时间涟漪,可能是验证新模型的最佳证据。即随着宇宙的膨胀,原初引力波的波长,已超出了LIGO的探测范围,但未来欧空局的空间引力波探测卫星LISA,有望听到这些律动。但相比柯召-魏时珍猜想发展出的平行宇宙与宇宙轮回结合的模型,赫托格也承认,他们还“没有减少到一个唯一的宇宙,结果只是大大简化了多元宇宙,使可能存在的宇宙的范围要小得多。”

目前赫托格表示,他还会在该论文基础上继续探索。其次,如同霍金生前的一些成果,霍金提出“平行宇宙没有那么多”的最后这项宇宙学理论,也有人困惑。例如,加拿大圆周理论物理研究所的一位教授问:“为什么霍金会觉得这个设想有趣?”但更多的是认为,无论如何霍金和赫托格利用“全息投影”,给解决“泡泡”间不相通的问题,提供了一种思路。 哈佛大学的一位天体物理学家就说:“新论文用数学来克服这个数学和哲学瓶颈,对允许在多元宇宙中存在的宇宙类型,进行了预测。”联系柯召-魏时珍猜想,分析宇宙暴胀理论发展至今日,虽然被无数天文观测结果所验证,但统一的宇宙理论,留待的一些终极问题的解答,如膨胀如何开始?膨胀的预设启动条件是什么?膨胀如何形成了如今的宇宙?无论过去未来,膨胀都是永恒的吗?等等,霍金给世界留下的最后一篇论文,虽说是纯理论,纯计算,纯假说;没有观测结果,没有验证对象,没有指明通向循环的多宇宙的道路,但在统一宇宙的终极问题上,它和中国本土的柯召-魏时珍猜想一起,埋下的都类似一颗不知是否能发芽生根的种子。

二、霍金平行宇宙与彭罗斯宇宙的轮回

霍金和彭罗斯在英国长期合作研究量子宇宙学,还出版过《时空本性》一书。霍金生于1942年,彭罗斯生于1931年。彭罗斯可以说既是霍金的老师,也是霍金的师兄。要了解霍金的平行宇宙观,以及宇宙膨胀如何开始?膨胀的预设启动条件是什么?膨胀如何形成了如今的宇宙?无论过去未来,膨胀都是永恒的吗?等等问题,彭罗斯都是国际权威的数学物理学家之一,他的研究对于说明霍金,以及比较霍金和他与柯召-魏时珍猜想在现代宇宙学上的应用的差异,都具有一定的代表性。我国翻译彭罗斯最近出版的此类研究,是2015年湖南科技出版社出版像彭罗斯的《宇宙的轮回》一书,解答类似宇宙的“熵轮回”疑难,有没有更为合理的?其中彭罗斯说引力子能穿越四维时空,进入高维和多维,类似涉及说明它能“翻转”。然而众所周知,热力学里的“熵”概念是代表无序或混乱。

热力学第二定就说,与外界没有物质和能量交换的封闭系统,熵值只增不减;类似时间箭头。那么“宇宙的轮回”,彭罗斯如何能解决霍金的平行宇宙即使很少,也有熵不可轮回循环的问题的呢?我国改革开放后,1985年上海科技出版社出版的《科学的未知世界》一书中,就有选编进彭罗斯的文章《自然是复的吗?》,说明彭罗斯的思维,接受了宇宙轮回。而不是我国改革开放之前主流坚持的“以苏解马”哲学,不认可恩格斯赞成复数、虚数也是物质客观存在的马克思主义,比国内主流进步。

彭罗斯有自然是复的讲述。从黎曼球面到复数坐标平面的球极平面投影,可描述从代数到自然界的自然数和复数,当然也可以联系“宇宙的轮回”—-“自然是复的”类似“旧实在性”和“新实在性”,是两个不同的阶段、两个不同的地方,因发现和证实的时间不同,“旧实在性”和“新实在性”也许都正确。“旧实在性”类似的自然数和实数的物质及时空,像在“点外空间”。“新实在性”类似的虚数和复数的物质及时空,像在“点内空间”。由此再看我国1989年出版彭罗斯的《皇帝新脑》一书,他讲的广义相对论引力方程的引力机制,揭开了国内和国际对牛顿万有引力及爱因斯坦广义相对论引力,为何长期停滞不前的原因?是没有分清韦尔张量引力效应和里奇张量引力效应。

彭罗斯说的里奇张量效应,是指“当一个物体有被绕着的物体作圆周运动时,被绕物体整个体积有同时协变向内产生类似向心力的收缩作用”。由此,弘扬马克思主义赞成复数、虚数也是物质客观存在的现代宇宙学研究,才搞清楚引力场和引力子,是分韦尔张量和里奇张量两大类:牛顿万有引力属于直线运动作用力模型,而爱因斯坦广义相对论引力属于弯曲空间运动作用力模型。因此次彭罗斯用里奇张量引力效应,证明了虚数超光速的“新实在性”,是回归恩格斯的《反杜林论》一书早就承认存在虚数的合理性。彭罗斯让科学,从旧实在性回到真正的马列主义立场。

这是彭罗斯得知贝尔实验证明量子纠缠在宏观尺度上的正确性后,立即把他的“自然是复的”结合“旧实在性”和“新实在性”,运用于量子引力模型得出的。因为彭罗斯的这个转折点,只要联系彭罗斯的里奇张量引力收缩效应就更清楚,他提供的这幅虚数超光速快子图像,能清楚地假设:绕着星球作圆周运动物体的半径为1米,它到星球表面的最近距离为30万千米,星球的半径大于30万千米时,如果要里奇张量引力产生整个星球体积的同时理想收缩,是以“旧实在性”的光速引力子传到星球表面的信息开始,就不能使星球直径另一端的表面也同时开始收缩。因此必然有产生一半对一半的实数光速引力子,和“新实在性”的虚数超光速引力子,并以实数引力子到达时为准,这才不违反两个相对论。

然而到了2015年,为什么彭罗斯的《宇宙的轮回》一书,已不同于他第二个阶段的《皇帝新脑》、《时空本性》、《通向实在之路》等三本书的明晰呢?因为在2015年的这第三个阶段,彭罗斯书中没有再提里奇张量引力讲的当一个物体有被绕着的物体作圆周运动时,被绕物体整个体积有同时协变向内产生类似向心力的收缩作用,而转向宇宙轮回。这为啥?

因为要创新回答类似霍金的平行宇宙的终极宇宙理论,最大的难题是遇到的熵增不能轮回的问题。现在彭罗斯已用尽他平生的学问,得出他认为最好的结果。但我们认为,彭罗斯还是没有解决熵增为何能轮回的问题。因为解决熵增联系宇宙的轮回,类似柯召-魏时珍猜想发展出的平行宇宙与宇宙轮回结合的模型,就要掌握2006年已经得到国际数学界公认证明庞加莱猜想的方法,如球面、环面和空心圆球等三类“翻转”。由此终极宇宙理论最大的难题,只能从分“点内空间”与点外的串行的平行宇宙轮回才可解。但彭罗斯只是把“共形映射”数学,应用到宇宙的爆炸开端和宇宙膨胀的结束上去分析;从两者拓扑结构的不同,才得出再变回原来的空间,“熵”也可减少至开头一样。

但比较柯召-魏时珍猜想更早就探索平行宇宙与宇宙轮回结合的模型。这个“川大学派”,在坐实引力子实的“空心圆球内外表面翻转”的数学操作方法,是类似“膜面”加“奇点”式的线旋翻转,采取反包围的轮回循环。这比彭罗斯的棱锥式的两端不同拓扑结构类型的说明,更具有创新。彭罗斯的宇宙轮回,是一个“点外空间”接着一个“点外空间”循环的平行宇宙,所谓的“熵”增和“熵”减,以“平行宇宙”的分隔线来勾销的。但柯召-魏时珍猜想探索平行宇宙与宇宙轮回结合的模型,坚持马列主义承认存在虚数的合理性,把彭罗斯宇宙轮回一个“点外空间”接着一个“点外空间”循环的平行宇宙的“分隔线”,扩展放大开,以一个“点外空间”接着一个“点内空间”,再接着一个“点外空间”式的循环,不断完善、推导和预见“点外空间”宇宙演化图像,与“点内空间”宇宙演化图像的正反对称,如正弦或余弦曲线式的变化,“熵”增和“熵”减的矛盾自然得以解决。

三、中国本土的柯召-魏时珍猜想

2012年第7期《环球科学》杂志发表陈超先生的文章说:“2006年,借助于俄罗斯数学家佩雷尔曼证明的庞加莱猜想外定理的—-空心圆球内外表面翻转熵流,人们把时间和热力学、量子论、相对论、超弦论等联系了起来,点燃了第三次超弦革命。”这中间说的“庞加莱猜想外定理”,就是上面文章提到的“柯召-魏时珍猜想” ,以前还曾称为过“赵正旭难题”。

为什么新中国解放后这样重要的工作,却无声无息?这使人想到赛义甫教授在“科学网”的博文《华沙学派—-一个几乎被历史遗忘的哲学、数学、逻辑学派》称:“1918年波兰重新独立,波兰学者开始重建其国民教育,最受重视的当属数学。重点是数学基础问题,包括集合论、拓扑学以及这些学科在整个数学教育中的应用。华沙学派的20年,大致分为两个时期:1918年至1929年、1929年至1939年。波兰独立前十年培养了大批华沙学派的中坚力量,是积蓄力量的时期,并未产生令世界关注的成果。华沙学派学术成就的爆发集中在了后十年1929年至1939年,将数学的学习和哲学思维的训练合为一体,开创了对各种形式系统的理论研究,这在当时是一个创举,使得华沙学派在后世的历史评价中占有独特的一席之地。二战的爆发使得华沙学派彻底毁灭,二战后,波兰成为苏联阵营的一份子,受限于严格的意识形态,后期的成就已经很难再和战前的华沙学派相比”。

苏联阵营坚持的“以苏解马”哲学,过度强调“斗争性”和“阶级性”,不了解科学技术是第一生产力的平衡作用。受其影响,这也是我国解放后近70年来,除在中医药研究院工作的屠呦呦研究员外,全国所有著名大学无一例本土求学的教授获得过诺贝尔自然科学奖。科学创新在于青年,许多科学爱好者从青年努力学习奋斗到暮年,仍然还是“民科”。其实,不坚持中国特色社会主义,坚持“以苏解马”哲学搞科学创新,在国际科学界主流看来,即使著名的院士也是“民科”。以改革开放前为例,当时宣传与国际科学界主流坚持的“夸克模型”划清界限的我国“层子模型”,直到改革开放后改口说成“层子模型”就是“夸克模型”,才融入国际科学界主流的。

所以,我国本土的科学创新,坚持中国特色社会主义,与“以苏解马”哲学的冲突化解与未来发展,取决于科学创新人才青年世代的成长成熟,从而应以“青年优先”,来化解类似民科“青年失败”或“青年造反”的问题。这具体体现在2018年5月2日习近平总书记考察北京大学,在北京大学师生座谈会上的讲话时指出:“国势之强由于人,人材之成出于学。”国家发展同大学发展相辅相成。我们要在国家发展进程中办好高等教育,办出世界一流大学,首先要在体现中国特色上下功夫。要培养造就一大批具有国际水平的战略科技人才、科技领军人才、青年科技人才和高水平创新团队,力争实现前瞻性基础研究、引领性原创成果的重大突破。

习近平总书记还说:“马克思主义是我们立党立国的根本指导思想,也是我国大学最鲜亮的底色。今年是马克思诞辰200周年,中国共产党的主要创始人和一些早期著名活动家,正是在北大工作或学习期间开始阅读马克思主义著作,并推动了中国共产党的建立。这是北大的骄傲,也是北大的光荣。”并强调了只有国家强,采用科学强的道理。

这使我们想到“柯召-魏时珍猜想”涉及的张圣奘教授。因为鲜为人知的是,张圣奘1918年考入北京大学历史系,在校期间结识李大钊先生,并成为马克思学术研究会7名发起人之一,还认识在北大图书馆工作的毛泽东,且交往密切。除开这些经历,张圣奘作为重庆大学的创办人,与柯召教授的关系不一般。张圣奘原籍湖北赤壁,生于湖南新化。叔父张国淦是北洋政府高官,张圣奘自幼随叔父张国淦长大。早年在天津南开中学读书,与周恩来有同窗交谊。1922年张圣奘到英国、法国等欧洲国家留学,在德国期间又与周恩来重逢,友谊加深。1922年张圣奘到法国巴黎参加社会活动,经周恩来介绍与邓小平结为朋友。

1920年3月12日张澜、吴玉章、王佑木、杨闇公等四位负责人,在重庆组织成立中国共产党,就有如李大钊、陈独秀、瞿秋白、张圣奘等相约组织的北京马克思学说研究会,毛泽东组织的湖南马克思主义研究会等的一些成员的支持和参与。由此“重庆组织”给列宁共产国际写的《重庆报告》中文稿,帮助作俄文翻译稿的就是张圣奘。2017年11月12日由中共绵阳市委组织部、宣传部、党史研究室、中共江油市委共同主办的纪念王右木诞辰130周年学术研讨会,在江油举行。中央党史研究室第一研究部原副主任、研究员李蓉同志出席,并在绵阳日报发表《不忘初心高举旗帜不懈奋斗》的发言摘要文章中说:“《四川省重庆共产主义组织的报告》显示,四川省重庆共产主义组织于1920年3月12日在重庆成立,这是目前国内发现最早的共产主义组织。这份重要文献的发现,为中国早期共产主义运动历史提供了新的证据,证明了中国共产党的诞生也是中国社会发展的历史必然”。张维为教授说针对穆加贝,邓小平同志曾说:“社会主义究竟是个什么样子,苏联搞了很多年,没有完全搞清楚”。接着又说:“可能列宁的思路比较好,搞了个新经济政策”。这是列宁在上世纪20年代采取的一些比较灵活的促进经济发展的方法,包括把土地租给农民,吸引外国资金和技术,开展对外贸易等。可见中国特色社会主义,就是当代世界和21世纪的马列主义。

张圣奘1921年北大毕业,1922年到英国牛津大学攻读欧洲文学,获文学博士学位后又进入德国莱比锡大学研习医学,获医学博士学位。后又到美国哈佛大学攻读历史,获法学博士学位。1929年张圣奘回国,曾任上海复旦、交大等5所大学的教授。1931年“九一八”事变后,四川总督刘湘邀请张圣奘入川创办重庆大学,张圣奘接受邀请第一次到四川。1937年张圣奘二次入川后一直在重大任教,还在中央大学等12所大学兼职。先后教过应用数学、内科学、妇科学,德语、法语、英语、俄语、阿拉伯语、日语,法学、哲学、经济学、古代文学、现代文学,明史、清史等28门课程,被人称为“万能教授”。

1945年毛主席到重庆进行国共两党谈判时,张圣奘在八路军办事处周恩来办公室重晤过毛泽东。1950年11月2日修建成渝铁路的军工第四总队,在资阳莲花山发现一批古文物,移交川西博物馆。川西行署向西南局报告了此事,邓小平经研究派重大教授张圣奘去考察。1951年2月1日张圣奘率团到资阳就开始工作,农历春节有人要求过年,张圣奘请示邓小平批准后也没放假,2月16日终于发现一件较为完整的资阳人头盖骨化石。但他的命运是在1952年邓小平调离重庆,四川各行署合并成四川省后,重庆大学院系调整,他调西师,后又调成都四川省图书馆任研究员,二级教授降为三级教授;“文革”中被多次抄家。

张圣奘教授是德国莱比锡大学的医学博士。非数学专业人员从医学看“柯召-魏时珍猜想”,似乎结论简单直观:往往只想到它对应的空心圆球庞加莱猜想外定理,联系弦线的不同振动的中医摸脉,从血脉振动的弦象翻转,类似可以对应各种病症一样。但张圣奘和柯召与魏时珍一样,明白更为关键的应用是,“柯召-魏时珍猜想”发展的离散里奇流理论和算法追求的严密性,会迫使“川大学派”共同努力完成的证明,将三维流形的拓扑理论和计算理论,深刻地纠缠在一起。这类似于今天计算共形几何创始人、清华大学丘成桐数学科学中心的顾险峰教授,认为单值的所有封闭曲面,有三种几何中的一种:球面几何,欧氏几何和双曲几何可配。但“柯召-魏时珍猜想”更多—-这 似乎没有任何实用价值,然而它诱发的离散曲率流方法,应用于精准医疗领域如人造心脏瓣膜、人造骨骼、肝脏手术计划等,需要对各种人体器官进行影像获取、几何重建、特征分析等,都绕不过微分几何逼近操作应用。如用简单的离散三角网格,逼近复杂光滑曲面技术关键,是可以分解成在光滑曲面上离散采样,和将采样点进行三角剖分。

柯召和魏时珍等川大数学家在1963年前,并没有对外公开说研究西方数学的庞加莱猜想和苏联数学的灵魂猜想,为“空心圆球不撕破和不跳跃粘贴,能把内表面翻转成外表面”的证明。把“柯召-魏时珍猜想”称为“赵正旭难题”,是因有人知道这个情况很偶然的。1963年赵正旭先生从川大数学系毕业,分配到四川盐亭中学初中部教书。赵正旭老师出生射洪县,1958年考入西南师范学院培养大学数学教师师资班。1960年因自然灾害该班停办,赵正旭从重庆转入川大,也许与柯召经历类似,加入研究。由此也才流入民间的,在1963年后的继续的研究中,人们发现“赵正旭难题”非常有前沿科学价值。

因为川大数学家们创建的“柯召-魏时珍猜想”表述:“空心圆球不撕破和不跳跃粘贴,能把内表面翻转成外表面”的证明,引申的发现的类似空心圆球膜面加奇点式的翻转反包围—-柯召-魏时珍猜想的“内外翻转”联系,也能囊括龚学理论中的一系列抽象计算的高等数学方程联系的物理、生命对象是属于彭罗斯讲的“零锥”问题,能翻新彭罗斯的宇宙轮回猜想。

因为类似空心圆球膜面加奇点式的翻转反包围—-柯召-魏时珍猜想的“内外翻转”,与一般循环周期不同,且含有类似新陈代谢、阳泄阴收的内外翻转整体观,含有非线性和熵流等性质。所以我们说柯召-魏时珍猜想是属于现代高等数学的进步,而不是中学水平的推导方法。其次它背后重大的是—-中苏两国研究亚历山德罗夫空间拓扑数学及其延伸的灵魂猜想、灵魂定理,在今天还涉及引力子通信和中微子通信的应用探索。对比三旋理论,对量子信息结构与量子编码,量子信息传输、存储、复制、运算机制等所用的量子全息原理,三旋理论是通过对韦尔张量和里奇张量等的发现,以及对有特殊意义的点内空间和点外空间等的认识,来阐述引力等自然现象。当然这也是来自对彭罗斯和庞加莱猜想,有独到研究的结果;对柯召-魏时珍猜想内外翻转,有确切的分析、分类,因此,宇宙的“轮回”循环可以理解,苏俄的“灵魂定律”也可以研究。

而联系超弦、超膜理论模型研究的维度,进入到的“基本粒子”范畴,人类无法赋予物理中的粒子一个特定的“形象”。“川大学派”透露出的“赵本旭翻转”,是60多年前作为引力行为的并行处理要进入主流,就需意在追求创立“引力学”。从类似时间箭头和热力学第二定律,“引力熵”存在于引力没有斥力。而联系量子力学的概率论结构,和相对论的光速物理极限,速度增加包括微型化增加;这两者的相互支持和论证,能提出改变宇宙芯片“引力熵”的拓扑学翻转,以及采用原子的自旋加偏振性质,模拟反映量子引力塑造的实体引力宏观世界等两大问题。但这更需坐实引力子和量子引力计算所涉的联络机制。今天量子引力通信类似能在相互纠缠的光子之间,保持量子微妙联系能力的量子通信网络,采用相互纠缠的光子安全地传送至关重要的量子密钥,通过量子隐形传态,远距离地将从一个位于地球或太空的物体的量子态信息,传送给另一个在地球或太空的物体,而物体本身却不需要移动。

所以坐实引力子实,量子引力通信是分韦尔张量引力效应类似量子纠缠分发(包含量子密钥分发)通信,和里奇张量引力效应类似量子隐形传态为两大前提。没有韦尔张量引力效应的量子纠缠分发,里奇张量引力效应圆周运动的整个体积收缩反映就不会开始。而里奇张量引力效应的量子引力隐形传态,是指利用引力子实量子纠缠的原理,将作圆周运动相隔遥远地点的两个物体之间的未知量子态,精确传送到相互作用的双方。对于两大引力路径积分的深度机制是量子卡西米尔效应平板链及其复数的量子起伏的收缩作用;引力子类似通信兵在引力路径上的速度是复数光速运动。由此里奇张量引力效应具有量子计算的属性,而有观控引力子分群分工的超快并行计算和模拟能力。

但“川大学派”意在创立量子信息的“引力学”,到1963年研究被停止而流向社会,除开“川大学派”核心的“翻新”科学思辩外,他们基于数学证明完善引力子传输模型所做表达的公式、方程,都遗失了。“川大学派”揭示改变宇宙芯片“引力熵”的拓扑学“翻转”,奇妙在球面与环面的不同伦,正如费米子与玻色子一样,是有严格的数学和定量要求的。例如,虚拟空心圆球不撕破与不跳跃粘贴的内外表面翻转,类似“8”字一个“0”凹陷装入另一个“0”内面像口袋内再装口袋这种顶对顶的交点,变成“壳层”类似的翻转。这里“零锥”的点移动,从拓扑结构和庞加莱猜想来说,只在空心圆球壳层一处,有一条连通内外表面的一维的弦或虫洞,空心圆球才与球面同伦。如果两处有两条或更多连通内外表面的一维的弦或虫洞,这时空心圆球如圈体,就属于与环面同伦,不再是与球面同伦了。但类似“膜面”加“奇点”式的线旋反包围轮回循环,是对球面和环面的超越,也是一种包容。这种区别很重要。

例如,把庞加莱外猜想空心圆球外表面向内表面翻转,比喻龙卷风,磁单极可以说就像龙卷风。但龙卷风与池塘水底有漏洞,产生的水面漩涡外表虽一样,但拓扑结构类型却不同伦。有漏洞的池塘水面漩涡场,和平凡的普通带圈及不平凡的墨比乌斯带圈,都等价于环面拓扑类型;只有一个曲面的克莱因瓶也如此。综述以上点内空间类似空心圆球内外表面翻转的庞加莱猜想外定理,空心圆球内外表面也类似一对平行宇宙,就如阴与阳、有与无、大与小共生的宇宙。而从“零锥”翻转须有一维的弦或虫洞来说,又能推演膜弦共生类似费米子和玻色子的统一。如内外表面翻转成两个圆锥体顶对顶的3维曲面,自旋类似费米子,内外表面翻转后像口袋内再装口袋的2维曲面,自旋类似波色子。

由此“川大学派”推论空心圆球不撕破和不跳跃粘贴把内表面翻转成外表面,联系的“点内空间”就是一个大类,不但能联系显物质的量子或粒子,也能联系超弦线条,这种弦线还可以类似虫洞。“点内空间”因能联系额外维和暗物质等宇宙略影,所以加来道雄的《平行宇宙》一书说的超对称伴子,有类似兰德尔的额外维或膜的平行宇宙还不够。因为加来道雄说的各种平行宇宙,就类似虫洞弦管,吹出的各种泡泡。而从威腾到彭罗斯等,也有这类把欧几里德几何空间无限平移推理的逻辑痕迹。但只要把“点内空间”引进到彭罗斯的“零锥”,把古斯的宇宙暴涨论划入“点内空间”,彭罗斯的宇宙轮回遇到的熵增不能轮回的难题就可解决。因为熵增的掉头是在“点内空间”里发生的;平行宇宙的轮回,是包含有平行的“点内空间”宇宙的。如此分析来看彭罗斯的《宇宙的轮回》一书,与“川大学派”的差别,可以说前者是平凡轮回,后者才是不平凡轮回。

因为彭罗斯是将宇宙“大爆炸+膨胀”的双曲面类似的时空结构,映射成貌似柱面的形状。彭罗斯的共形轮回宇宙模型采用数学基础的共形映射,也叫保角变换。保角变换在数学物理中联系物理定律在变换下保持不变,比如电磁场方程,就可以利用保角变换将复杂的边界条件,变换成简单形状的边界条件,以方便求解。但如果不是平面几何,而是曲面的拓扑几何,类似球面上的直角,从“赤道”大圆到两极点,这里的“直角”相对平面几何的“直角”是不同的。它的“保角”反映变换的几何意思,是保持两条光滑曲线之间的角度,以及无穷小结构的形状不变,但不保持它们的尺寸。例如,两个共形映射保持曲线间的夹角为直角所示的小矩形图中,在变换后仍然映射成“矩形”。 彭罗斯就是将宇宙熵减变换,设想成像“柱面”的时空结构;无限扩张只是可以一个一个地首尾相连,接成一长串平滑过渡的时空流形,并一直延续下去。

由此把现在的宇宙从大爆炸到未来看成一个“世代”的话,“柱面”保角变换可以不变“直角”,便有无穷多个这样类似的“世代”接在一起。 上一个世代的结束,将会诱发下一个大爆炸,并进入一个新的世代。但彭罗斯在这里漏掉韦尔规范场说的“世代”链接中的“间隙”,我们称为“点内空间”或虚数时空。彭罗斯的推导太漂亮,可惜只在“点外空间”,利用的共形映射来连接差距极大的标准宇宙模型的“起点”和“终点”,即广义相对论解中的两类不同奇点:大爆炸和黑洞。在这里起始奇点是整体的,只有一个。而黑洞奇点却是局部的,有很多个。宇宙的轮回理论应用共形映射的尺度变换,认为一方面可将物质密度和温度极高趋于无限的体积极小的宇宙初始状态,变换成密度、温度、体积都有限的时空。另一方面,也能将未来无限膨胀的宇宙时空变换成尺寸有限的范围。

如此一来,一个世代的起点就可以由上一个世代的终点平滑过渡而来,世代的未来又再平滑过渡到下一个世代的起点。无限大或无限小都可以映射成有限,这类似于庞加莱的共形圆盘模型。但庞加莱张量的双曲共形变换,可以在正负实数范围内,也可以在正负虚数数范围内,还可以在正负复数数范围内。也许彭罗斯人老了,忘记他年青时候研究的《自然是复的吗?》的情形,即在“点外空间”有庞加莱张量的双曲共形变换,同时在“点内空间”也有庞加莱张量的双曲共形变换,这是解决“熵增与熵减”轮回,和宇宙的时空轮回相反相成的关键。

其次柯召-魏时珍猜想提供的这种物理世界底层的描述模式,强调了复数以及虚数的意义和作用,说明宇宙的一切动力来自永恒的旋转,自旋与一环套一环的旋转。因此,三旋理论对物理世界的描述也有着极其重要的意义。该理论牵涉广泛,不但完全能够表达底层物质结构与能量质量,而且,考察底层空间的量子信息结构和表达,有可能揭示一个全面、完整的量子信息理论。这些探索有可能获得一个统一的宇宙,统一的理论,从而说明众多的学说将在一个新的框架下,得到统一。这些工作富有对当今主流基础物理科学严重挑战和科学革命的味道。这些工作既有意义,也很有意思,更深入的探讨需要艰苦努力,其结果将有助于人类获得对宇宙自然有更正确的认识。

所以类似的数学基础,包括集合论、拓扑学等研究的“学派”,就不在清华、北京大学,复旦、浙江大学,南京、武汉大学,中山、南开大学,而在巴蜀的“川大学派”。与华沙学派相似,它也涉及有两部分—-重庆大学和四川大学,但以四川大学为主,形成时期主要在1953年至1963年十年间。“川大学派”的核心人物是数学家柯召(1910-2002)教授,解放后他从重庆大学调到四川大学。主要人物有数学家魏时珍(1895-1992)教授,他是部分川大的创办人。而另外涉及的有重庆大学的创办人张圣奘(1903-1992)教授,也是一位应用数学家;他最著名的是在邓小平同志的领导下,在主持成渝铁路修建的文物保护工作中发现“资阳人”头骨化石。他们三人都在国外留过学,特别是魏时珍在欧洲留学时,直接向爱因斯坦请教过相对论,对庞加莱的有限而无界宇宙双曲空间二维模型,离圆心越远,该空间中点的距离收缩得就越多有研究。柯召重视苏联数学家们推出的新成果,又特别是亚历山德罗夫的空间研究,数学定义“灵魂”为:“针对某类特定的数学对象,可从这类数学对象的一些小区域,将性质推广到整体。这些小区域,称之为数学对象的灵魂”。人工用漏瓢装粉子和的稀面团做传统粉条,像弦线下雨的粉丝,随着拍打振动,从漏瓢底部多个孔眼钻出,在沸水锅中弯曲变幻成形。这是一种“翻转”。而张圣奘还联系过传统格物“数往者顺,知来者逆”的太极生两仪特别有感受。

“柯召-魏时珍猜想”,是中国科学家们早于韦内齐亚诺独立,研讨现代超弦理论的先声;我国应该要争部分优先权。“柯召-魏时珍猜想”能精准去一网打尽庞加莱猜想、灵魂猜想、圆锥曲线、中国格物,直到今天的超弦理论、圈量子引力理论、多维时空、虫洞、黑洞、白洞、暗物质、暗能量、反物质、反宇宙、宇宙轮回等模型空间。而它产生的背景,也与1953年毛主席开始选定的“物质无限可分”的命题,希望交给全党内外的干部、学者、科学家和群众去研究有关。而张圣奘及魏时珍很早与党和国家领导人毛泽东、周恩来、朱德和邓小平同志等相交相识,作为可以教育好的学者,在周恩来、朱德和邓小平同志等的关注下,柯召、魏时珍、张圣奘等三人,解放后都先后集中在成都工作。

“柯召-魏时珍猜想”的研究,是在中苏交恶、“四清运动”开始,“文革”前夜意识形态加紧的1963年停止的,但这并不说明,解决它的条件和时机,在国际、国内就不成熟。川大著名数学教授柯召院士,浙江温岭县人。1935年考取英国曼彻斯特大学公费留学生。柯召师从英国著名数学家莫德尔(Mordell),颇具传奇的是见面就要他研究“闵可夫斯基猜想”。而莫德尔对这个猜想已钻研了三年,而不得其解。但短短两个月之后,柯召完成的《关于表二次型为线型之平方和》的论文,令莫德尔赞赏有加,说已经达到了毕业水平。1937年柯召提前获得博士学位,被莫德尔推荐到在伦敦数学学会报告论文。

许多年之后,一位美国数学家读到柯召在英国期间发表的一系列论文,不由惊异中国人那么早就已作出了巨大的成就。早在20世纪40年代,柯召解决了不定方程中的一个著名问题“安道什猜想”。英国数学家毛达尔在专著《不定方程》中,把柯召的成果称为“柯氏定理”、“柯氏方法”。1938年柯召回国,1946年到重庆大学数理系任教授,并担任重庆大学数学研究所所长。1950年担任重大副教务长,加入九三学社。1953年重庆大学理学院撤消,并入四川大学,柯召调入四川大学,历任四川大学教授、数学研究所所长、副校长、校长、名誉校长。柯召从事教学、科研,开设过微积分、方程式论、高等代数、群论、复变函数、高等几何、微分方程、数论、三角和、矩阵论、组合论等课程,培养了数以万计的学生。曾任第一至七届全国人大代表、四川省政协副主席、中国数学会副理事长、国家教委教材编审组成员、《数学年刊》副主编。1955年被聘为中科院学部委员(院士)。新中国成立初期,柯召翻译出版了库洛什的《高等代数教程》 、马尔采夫的《线性代数学》以及甘特马赫尔的《矩阵论》等专著。“柯召-魏时珍猜想”能包容和消化苏联数学家的“灵魂猜想、灵魂定理”,正是得力于柯召此时期对苏联数学著作的翻译研究。

今天华人中数第一的超弦理论权威和顶峰,要数丘成桐院士。他在《大宇之形》书中介绍了威滕等国际超弦理论权威,高度评价他完成的“卡拉比猜想”证明,创立“卡-丘空间”,对推进超弦理论研究作出的巨大贡献。2002年丘成桐院士在国内杨乐院士等专家的支持下,帮助邀请国际著名科学家霍金等超弦理论权威到北京、杭州等大城市讲学,宣传普及超弦理论。但到现在的效果显现不是很大,为啥?接地气不够—-“卡-丘空间”不如“柯召-魏时珍猜想”大道至简、明快。加之2006年丘成桐院士支持的中国年青数学家朱熹平和曹怀东两教授,与俄国年青数学家佩雷尔曼争夺“庞加莱猜想”证明,发生纰漏,国内部分科学家及其追随者跟国外一齐喝倒彩,使庞加莱猜想联系超弦理论之魂的“柯召-魏时珍猜想”,命运依然如旧,更无高层专业科学家看好。

2018年初随总统访华的法国数学家维拉尼,2010年获得菲尔茨奖。领奖前菲尔茨奖评委会曾怕他像俄国数学家佩雷尔曼,会拒绝领奖。但他说自己的“境界不高”,会痛快接受。其实佩雷尔曼的“境界”之高,也是他深知“与弦共舞”的“庞加莱猜想外定理”,才是完成“庞加莱猜想”三定理证明的终结。佩雷尔曼是著名数学家亚历山德罗夫最后的关门弟子,1896年出生的亚历山德罗夫为前苏联培养了好几代大数学家,1982年卒于莫斯科。引导和培训佩雷尔曼证明庞加莱猜想的灵魂猜想和灵魂定理,就来自亚历山德罗夫空间的研究。

在20世纪50年代初,亚历山德罗夫已放弃了对亚历山德罗夫空间的研究。但此间中苏两国的革命结盟,使对政治端正的柯召教授,转向注意苏联数学的成就。1953年张圣奘因“资阳人”到毛主席家吃饭,得知主席关注战国的“分杵定律”,到1958年大跃进毛主席发出向科学进军、“政治是灵魂,是统帅” 的指示,“川大学派”领会这里的“灵魂”自然不是迷信,而能等价延伸及苏联数学家定义的灵魂猜想、灵魂定理。作为封闭空间内外翻转,也有“灵魂出窍”说法。那么战国先贤的“分杵定律”,分“端”到顶会不会也像真空量子起伏,是“点内空间”零点能的内外的翻转?这影响到略高一筹的“川大学派”,看到毛主席选定的“物质无限可分”命题,是在集中古今中外的科学大智慧。

知难而上的魏时珍教授,四川蓬安县人。1920年24岁的魏时珍前往德国入法兰克福大学学习,1922年报考有“数理王国”之誉的哥廷根大学成功,并任哥廷根中国留学生会会长。魏时珍师从希尔伯特、柯朗等国际知名的数学、物理教授,使他大开眼界。1923年初朱德来到德国,寄居在魏时珍宿舍附近。魏时珍帮助朱德补习德文,由此结下了深厚的友谊。在哥廷根大学经过四年攻读,魏时珍完成高水平的毕业论文,1925年被授予数学、物理学博士学位。此外魏时珍还关注国际最新物理学动态,当他听说爱因斯坦正在柏林大学讲学,便给爱因斯坦写信希望得到指导。不久魏时珍就收到爱因斯坦热情洋溢的亲笔复信。魏时珍遂夜以继日精心研讨相对论学说,他把自己写的科学论文连同爱因斯坦的复信,寄回祖国发表在1923年的《少年中国》月刊上。魏时珍成为最早向国内介绍爱因斯坦相对论的学者之一。1925年魏时珍回国,先后在上海同济大学、成都大学、四川大学理学院、川康农工学院、国立成都理学院任教,给学生带来最新的数学理念。在上世纪30年代,他就在国内讲授偏微分方程、变分法、相对论等新兴学科。1927年他撰写的《偏微分方程》规范的数学讲义,1936年由商务印书馆出版,是中国第一本关于偏微分方程的大学教材。1935年中国数学会成立,魏时珍当选为第一届理事,并担任杂志编委会成员,成为中国数学界的元老。

魏时珍还亲手创办川康农工学院和国立成都理学院,并曾任川康农工学院院长、国立成都理学院院长。1949年国立成都理学院结束,学生合并入四川大学。1951年在周恩来及张澜的亲自关心下,魏时珍受聘四川大学数学系教授。1958年他在川大时还主编过《相对论》。魏时珍由于解放前参加过“青年党”,解放后受到几次冲击,特别是文革中。但他始终保持一个学人的风范,文革后魏时珍回到川大继续任教。退休后在少城奎星楼街一间小公寓中,度过晚年到病逝。

四、统一的宇宙物理理论

中国的三旋理论已经代表中国的超弦理论,对宇宙世界的基本结构作了一个中国特色的表述。川大学派的数学理论开创了国际领先的数学创造。例如“柯召-魏时珍猜想”比“卡-丘空间”更加简单、明快;比佩雷尔曼完成的“庞加莱猜想”更加大道至简。

中国本土学者王德奎先生提出与发展起来的三旋理论属于基础物理学理论最早可追踪到毛泽东时代,与物质粒子无限可分有关。王德奎先生独创性的三旋概念时,把无限可分引向环量子粒子有“三旋”:体旋、面旋、线旋,且视为物理空间的自然属性是一个拓扑面包圈结构。这样三旋理论甚至能深入到夸克层底下的符号信息表述,构成底层结构。往上层发展,基本粒子物质可由一个个环量子的线旋自然耦合,形成链,再看成是一条线、面、体。这与西方圈量子引力理论及其圈量子旋转网络概念,有融合一致的发展。可参考国内LQG最具代表性的工作—邵常贵教授的《空间时间的量子理论》一书,它在理论上较全面地树立了一种空间时间离散和量子化的新图景。因此,三旋理论的环量子三旋自旋,与LQG旋转网络极为相似,值得大家对比研究。

我们认为三旋理论还可以往底层发展,甚至还可以远溯到n重三旋底层结构。我们可以采用多重复数,可以运用博特周期性定理描述酉群的同伦群和正交群同伦群的周期性。多重复数的展开形式为标准的辛结构,所以多重复数的同伦周期为 8,在物理意义上同伦的概念可以和性质相似等同。多重复数是现代数学和物理学体系的演绎和发展。通过对多重复数的深入 研究可以进一步揭示客观世界的更深层的规律,直到普朗克尺度,甚至超越普朗克尺度。

根据龚学理论确定性方程: (delta E * delta T)=h-bar,能量空间与时间具有反对称性。
可取:minon== min delta E ==h-bar/(max delta T), 而max delta T=137–138亿年,是宇宙的年龄。

普朗克常数:h-bar =   ħ = 1.0545718 × 10-34 m2 kg / s

C = 299 792 458 m / s = 2.99 x 10 ^ 8 m/s

宇宙的年龄T =max delta T(life time of universe, 13.799±0.021 billion years) = 4.34 x 10 ^17 s (second)

minon=h-bar/max delta T =( 1.0545718 × 10-34 m2 kg / s)/ 4.34 x 10 ^17 s= 2.429889× 10-52 m2 kg / s2

在此我们称minon为宇宙最小基本能量单元。与此能量对应的最小物质单元质量m0=h-bar/(max delta T*C^2)。我们可以确定现行宇宙的最小能量质量单元远比普朗克常数还小很多个数量级(18个数量级)。

我们还提出了在复数空间,引入保形变换1/Z^n,将其点外开放半球变换到点内闭合半球,阴阳平衡,合二为一,从此,宇宙成为有限的统一的整体。类似于将“柯召-魏时珍猜想”应用于物质的底层,直到宇宙最小能量、最小质量、最小空间单位。

五、结束语

今天在中国更加重视基础理论创新的时代,我们应该推出我们中国特色的基础理论,我们可以推出有中国自己特色的基础理论,我们必将让世界为之动容、折服。

参考文献
[1]虞涵棋,霍金生前最后一篇论文发表:平行宇宙没那么多,科学网,2018年5月3日;
[2][英]罗杰•彭罗斯,宇宙的轮回,湖南科技出版社,李泳译,2015年;
[3]孔少峰、王德奎,求衡论—庞加莱猜想应用,四川科学技术出版社,2007年;
[4][日]福田伊佐央,超弦理论:最有希望成为统一解释中各种物质与力的终极理论,科学世界,2017年第8期,魏俊霞等译。
[5]王德奎,三旋理论初探,四川科学技术出版社,2002年;
[6]王德奎,解读《时间简史》,天津古籍出版社,2003年;
[7] 陈超,量子引力研究简史,环球科学,2012年第7期;
[8][英]史蒂芬•霍金,罗杰•彭罗斯,时空本性,湖南科技出版社,杜欣欣、吴忠超译,2007年。

[9]李小坚,龚学时空与物质粒子的关系,  http://www.pptv1.com/?p=2036

希格斯王国迷雾解密

希格斯王国迷雾解密              

—–量子信息理论的研究与应用(1)

王德奎  李小坚

摘要:希格斯粒子对标准模型意义重大。LHC发现希格斯粒子已经5年多了,该粒子仍然没有一个合理的机制,因而,无法解释清楚占其60%的H==>u-u/d-d衰减通道。原来的模型是希格斯场如同黏稠的沥青湖,为其它粒子提供质量。三旋理论认为该粒子的大小不能大于“希格斯船闸”可供进靠的大量子的极限“长度”的悖论,类似“谷仓内的标枪悖论”。依据顶夸克的质量,寻找希格斯粒子质量的判据是:大型强子对撞机将它产生时的速度达到光速的97%,据此确定,它的质量为125.4GeV–125.9GeV。  同时,介绍了龚学真空子玻色子机制,它的质量为125.46GeV。

关键词:希格斯粒子 标准模型 质量机制

一、标准模型缺失质量产生机制

2018年元月3日,杨振宁先生肩负着对中国基础物理界引领教育年轻人的责任,宣讲了《 麦克斯韦方程与规范理论概念的起源》,介绍了电磁学理论的发展和 麦克斯韦方程建立的历程,并以自己亲身经历介绍了规范场论物理学理论的发展,直到建立了标准模型(SM)的伟大成就,并认为LHC发现的 Higgs玻色子为SM完成了最后的验证,似乎为SM画上完满的句号。

以杨—米尔斯规范场理论为基础,标准模型其核心概念是规范不变性。 但这个理论的重要问题就是质量机制没有得到很好地解决。后来发展的希格斯机制认为,希格斯粒子是其他粒子的质量起源,即其他粒子通过与希格斯场耦合而获得质量,因此它又被称为“上帝粒子”。

自从 2012 年欧洲核子研究中心的大型强子对撞机上发现所谓的希格斯粒子后,标准粒子物理学理论预言的粒子都找到了。显然,杨振宁先生也为找到了希格斯玻色子而感到欣慰。整个物理学界对此也为之欢欣鼓舞,很快就将2013年诺贝尔奖颁发给了希格斯团队。可是关于希格斯粒子理论值计算,从发现到现在已经5年过去了,这个希格斯粒子的机制还没有搞清。因此,有必要对希格斯粒子进行更深入的研究。2016-2017年国际弦论学派,期望中国建100TeV的大型对撞机,其主要功能就是作为希格斯粒子工厂,进一步研究希格斯粒子的特性。

为什么这么强大的LHC,竟然还不能确认它自己发现的希格斯的结构和特性?而且,LHC还有一个加强版,功能将将进一步提升。他们没有把希望寄托在加强版的LHC上,也没用寄希望与世界各国其它的对撞机上,如日本的ILC,而是把希望在未来的中国版的大对撞机上?显然,一是他们自己知道,那个他们发现的希格斯玻色子不是他们要的那个希格斯玻色子!二是原来希望撞出超弦的超对称粒子,但已经不可能。为什么不是超对称粒子?不可能有超对称粒子或如果有是什么样的,这有如迷雾中探秘。三是或者中国希望撞出一点自己的东西。如中国首创基本粒子三旋理论,总应该用大对撞机做点事吧!因为三旋理论已经补充了这个基础物理理论,或许能撞出一个中国的毛粒子(夸克底层粒子)。

高能物理学理论和实验进入后希格斯粒子时代,中国在正负电子对撞机上已取得一定的经验,但是还没有足够的实力来建设这个大对撞机。而且,由于没有正确的理论指引,或者说没有达成主流共识理论。该大科学装置项目就没有明确的科学目标,但投资达1000亿人民币以上,因此,没有得到大多数人的理解和支持。

2016年10月至2017年5月,中国有一场关于建设大对撞机的学术争论,包括杨振宁先生在内的许多科学家,“反对盲目建设和浪费资金”,“大沙漠”论成为新时代的新现象。目前世界各国,能够投资建造更大型的加速器的国家很有限。连美国在1983年就已经准备建设的超导超大对撞机SSC,半途下马,没有可能恢复该项目。 然而标准粒子物理学理论质量产生机制最基本问题还是没有解决。而且如果粒子基础物理学理论不能建立正确的质量产生机制,规范场方程及其解的性质,就是一个空中楼阁,无根之木,甚至导致理论体系崩溃。因此我们还是先从 理论上解决这个问题的出路后,再建实验大对撞机,进行检验也行。这里,我们首先要说的是LHC找到的希格斯粒子,是不是他们要找的希格斯粒子。

二、现有模型能否解释希格斯大质量

1、欧洲核子研究中心(CERN)2012年7月4日宣布,CERN的ATLASA(超环面仪器)实验和CMS(紧凑缪子线圈)实验都观测到新粒子。CMS发现质量为125.3±0.6 GeV/c2的新玻色子。ATLAS发现质量为126.5GeV的玻色子。CMS实验组的发言人乔·因坎迪拉表示:“这是一个初步的结果,但我们认为这个结果非常有力。”我国的态度如何?有两个人的新闻引起我们的关注,特提出来与大家商榷。

1)陈和生先生是中科院高能物理研究所院士、欧洲核子中心大型强子对撞机实验CMS和ATLAS物理研究的中方首席科学家,一直致力于相关科研实验和组织协调工作。他说:“这个粒子是否就是希格斯教授提出来的那种,还需要大量的验证。现在有一种模型是‘超对称模型’,该模型中也有一种希格斯玻色子,但其性质与‘标准模型’中的希格斯玻色子的性质并不相同。这两种粒子的性质不同,衰变也不同。因此,对这次发现的新粒子究竟是哪一种粒子还需要多年的验证。”“目前需要增加统计性,看到更多的粒子。预计在今年年底,这一结果可以出来。至于究竟是什么粒子,还需要更长时间,甚至于还要再造一个加速器。”(2012-07-22《人民日报 海外版》张保淑、李理)

2)陈国明先生是中科院高能物理研究所研究员、参与寻找希格斯玻色子的欧核中心CMS项目中国组成员及负责人,他说:虽然这次发现新粒子的一些特征,比如产率(出现几率)、衰变模型等与之前预言的希格斯粒子相吻合,但现在统计性太少,还不能确定这个新粒子的各种特性,因此这次也可能发现的是另一种新粒子。以目前取得的数据,要最终确认希格斯粒子的存在恐怕还远远不够,仍然需要更多的实验数据积累。可能还需要再建一个高能量的直线正负电子对撞机,才能更仔细、准确地验证这个结果。(2012-07-11《科技日报》,董子凡)“99.99994%的置信度并非意味着是希格斯玻色子的可能性,而是指这是一种新发现粒子的可能性。”陈国明说:“要最终证实这个新粒子是不是‘上帝粒子’,还需要验证它的自旋宇称,衰变道,衰变分支比以及与其他粒子的相互作用等特性。”这些特性都得到验证后,如果仍然与彼得・希格斯的预言相符,才能说找到了“上帝粒子”。(2012-07-13《光明日报》詹媛)

2、被认为与科学界寻求已久的希格斯玻色子一致的新粒子,质量已经确定,而且在统计学上有极高的确定性,但为何却不敢确认这就是最终的希格斯玻色子?陈和生院士和陈国明研究员的解释都不错,但可能都没有说到要害。要害是希格斯粒子的单位质量为什么是从大到小?希格斯以及标准模型和超对称模型都还没有一个理论上,预言它的较准确的质量值。

1)希格斯物理是一个神秘的王国,陈和生和陈国明说得对,但不是关键,这不奇怪。例如,1964年希格斯提出的E=M2h2+Ah4希格斯场公式,是对的,但他和合作者这只是理论上预言它,能解释其他粒子的质量起源。

2)物理学标准模型和大爆炸理论是对的,但大爆炸理论并不能计算出夸克、轻子等费米子,和除希格斯粒子以外的规范玻色子等24种基本粒子的质量。杨振宁-米尔斯规范场理论是对的,得到了实验的验证,但它无论应用到弱还是强相互作用,都禁止规范玻色子带有任何质量,却与实验不符。即标准模型也没有预测希格斯粒子较准确的质量。

3)希格斯之后,科学家中所有关于希格斯场自发对称破缺产生质量机制的科普模型解释,都是对的,但也都没有留下希格斯玻色子的质量较准确的预测。

4)霍金等科学家支持的弦论,是对的。“舶来品”弦论能把包括引力在内的4种自然基本作用力统一起来,但它也没有预言希格斯粒子的质量。按汉语“弦”的词意,弦有多种模具,可如魔杖,西方超弦并非金科玉律。

 三、仓内的标枪悖论修正希格斯大质量

那么我们可以这样来设想希格斯王国,它出现在137亿年前的宇宙大爆炸初始,说来它的使命已经大部分完成。这就是希格斯王国有条闸门式工程的“运河”,沟通唯物的点外真空与唯物的点内空间。这类似巴拿马那条高高的悬河,我们的世界就生活在这片热带雨水的“地峡”。

希格斯运河的两端同样是三级闸门,船闸可供进靠的大量子的极限“长度”为175GeV类似的质量;这个“船闸”的尺码,极大地打造了基本粒子物理,被称为希格斯场机制,成为造“上帝粒子”的首选。目前欧洲粒子物理研究所的希格斯王国模拟实验,125.3±0.6 GeV/c2为CMS发现的质量,而ATLAS发现的质量为126.5GeV。取他们各自发现的概率为50%,那么希格斯粒子的质量准确值为:

(125.3 +126.5)×50%=125.9(GeV)        (1)

ATLAS和CMS已经取得了重大研究进展,大多数科学家都认为这种粒子应该就是捉摸不定的希格斯-玻色子,但为什么又不能一锤定音呢?

如今,大型强子对撞机的这些实验仍在继续,两个研究团队希望能够拿出更权威的证据来证明他们所“看到”的粒子就是希格斯-玻色子。但是,接下来该怎么办呢?我们说,不能一锤定音,是因为这个125.9GeV/c2的希格斯粒子质量,与顶夸克的实验质量为175GeV/c2是矛盾的。

这是一个类似“谷仓内的标枪悖论”,即希格斯大小不能大于“希格斯船闸”可供进靠的大量子的极限“长度”的悖论。但解决这个悖论反而能为ATLAS和CMS两个研究团队接下来该怎么办?提供了一个方向:依据顶夸克的质量打开希格斯粒子质量寻找的判据,是大型强子对撞机将它产生时的速度,达到光速的97%的判据确定,质量为125.9GeV就可一锤定音。

1、上海科技教育出版社2010年4月出版的查尔斯·塞费的《解码宇宙》一书介绍的“谷仓内的标枪悖论”,是个早已闻名和已经研究解决了的悖论。它的关键点类似塞费的分析是,希格斯王国的“宪法”,测量或观察执行的是爱因斯坦相对论两个假设知识的密码。虽然这个希格斯王国在137亿年前的宇宙大爆炸初始,就已完成了它的使命,但质量“宪法”没变。

塞费说,相对性原理和光速不变原理两个假设有许多离奇的结果,但该理论却有着完美的对称性。观察者或许对长度、时间、质量以及许多其他基本实物各抒己见,但与此同时,所有的观测者都是正确的。塞费用具体数据解说了“谷仓内的标枪悖论”:想象有一名短跑运动员能以光速80%的速度快跑,他是手持一根15米长的标枪,向着一座15米长的谷仓跑去。

这座谷仓有一个前门和一个后门。一开始,谷仓前门开着,后门关着。观测者原地不动,坐在屋顶橼架上测量,由于奔跑者米尺的相对论性效应,他实际测量到这根15米长的标枪缩短了,只有9米。而固定不动的谷仓,仍然保持它原来的15米的长度。塞费说:“正如爱因斯坦的理论所说,信息即实在。如果我们的精确测量仪器获取了关于标枪的信息,这些信息显示标枪是9米长,那么它就是9米长—-不必考虑一开始时它有15米长”。

我们不想重复塞费在书中从各个角度论证他的这个正确结论。丹尼尔·肯尼菲克出版的《传播,以思想的速度》一书中,也重复了对类似“谷仓内的标枪悖论”塞费得出的分析:短跑运动员与屋顶橼架上的观测者对事件的顺序意见不一致,解决这个悖论与时间有关。肯尼菲克说,我们习惯于独立地在空间或在时间中测量,但实际存在一个描述两扇门关闭之间信息传播需要时间的时空区域,它兼有空间的和时间的两个方面。

  • 具体联系到ATLAS和CMS两个研究团队,他们是要在人工实验室里重新“复活”大爆炸时期的希格斯王国和希格斯运河的船闸,以寻获希格斯粒子的踪迹。这里时间顺序是被颠倒了,但爱因斯坦的理论告诉这却有着完美的对称性。我们用类似巴拿马运河船闸模型的大量子理论,解释希格斯粒子是一种理论上预言的能解释其他粒子质量起源的新粒子:先是在1996年推证出24种的夸克、轻子,和除希格斯玻色子以外的规范玻色子等基本粒子的质量谱公式。这类似从薛定谔猫到彭罗斯的薛定谔团块,假设宇宙大爆炸的撕裂,质量变化有类似轮船在船闸的位移,是在不同落差的分段的数学分析来解释的。

当然还有类似射影几何的投射锥,和取截景等交织,基于撕裂的质量谱公式,理论上才可算出顶夸克的质量为175GeV的。

1)但我们说125.9GeV/c2为今天希格斯粒子的质量,不是把它比作大爆炸时期的希格斯运河的船闸,而是与顶夸克调换了一个角色,成了希格斯巨轮,顶夸克的质量成了船闸的长度。而且根据前面塞费的谷仓内的标枪悖论分析,还应把希格斯运河的船闸与谷仓调换,成为“希格斯谷仓”,那么顶夸克的质量成了谷仓的长度,希格斯粒子也被再调换为短跑运动员和标枪的组合。设希格斯粒子在对撞机里“跑”的速度为νx,质子速度为νz。虽然大型强子对撞机有能力将质子流加速到光速的99.99%,但已知顶夸克的质量是约质子质量的200倍,希格斯粒子也比质子的质量大,且由质子生成,希格斯粒子速度νx自然比质子速度νz是光速的99.99%还小。

2)希格斯粒子的速度νx是光速的多少?根据塞费对谷仓内的标枪悖论提供的数据:短跑运动员以光速80%的速度向着一座15米长的谷仓跑去,他手持的15米长的标枪缩短为只有9米。如果塞费说的准确,因相对性原理和光速不变原理的信息真实效应适用于“希格斯谷仓”,其对应比例是:

(标枪的测量长度/谷仓长度):运动员速度=

等于(希格斯粒子质量/顶夸克质量):希格斯粒子的速度νx,即:

(9/15): 0.80=(125.9/175): νx       (2)

νx=(0.80×0.72)÷0.60=0.58÷0.60=0.97(光速)

3)这个希格斯粒子速度νx为光速的97%,是已知实验数据的理论反推。实验“重演”的过程是欧洲核子研究中心在建造的能量强大的大型强子对撞机设备里面,有能力将质子流加速到光速的99.99%,使两束高能质子流进行加速、对撞。每1012次的质子对撞,才可能产生一次希格斯粒子。困难的是它一旦产生,就转瞬即逝,衰变成光子和强子等其他粒子。

目前ATLAS和CMS寻找该粒子最主要的过程,只是“抓住”希格斯粒子衰变产生的光子,反推它们会不会是希格斯粒子产生后又衰变出来的。遗憾的是,他们没有反推希格斯粒子的速度νx。希格斯粒子没有自旋,即没有内在的角动量,是一个标量场。如果质量为125.9 GeV,则标准模型的能量等级可以有效直到普朗克尺度(10 16 TeV)。如果对撞机实验能测出希格斯粒子的速度νx,与我们理论预测的νx为光速的97%数据,进行对比吻合,应该说新粒子是希格斯粒子和质量为125.9 GeV能定下来。或者验证希格斯粒子质量为125.4 GeV,或是125.4 GeV–125.9 GeV之间。三旋理论可以首先理论估计希格斯粒子的范围,也完全可以根据实际碰撞出来的结果反推计算斯粒子的速度νx。

在2016年公布的数据上,希格斯粒子质量几乎就是125.46 GeV,但希格斯衰减通道的高达60%(H=>b-b,u-u)的成分没有确定。也就是说,主流至今无法解释希格斯玻色子机制。

四、从实验分辩希格斯粒子幺正方法讨论

2012年7月份,ATLAS和CMS这两个团队宣布发现了可能是难以捉摸的希格斯玻色子,8月份他们发表的论文分别有39页和59页,详细描述了新发现粒子衰变成γ射线、W和Z玻色子等粒子的过程。这过程只是证明类似“谷仓内的标枪悖论”手持缩短为9米标枪的短跑运动员来过,但还需是否类似以光速80%的速度向着谷仓跑去,才能最终确定他的身份。

这是我们提出的一个最简便、快速证明希格斯粒子的第二步程序。即寻找希格斯粒子的第二个方向,最方便、直观的判据是检查大型强子对撞机,将它产生时的速度是否达到光速的97%。判据确定,125.9GeV是它的质量也一锤定音。

但有人说,ATLAS和CMS在统计和系统误差范围内,在不同的搜索渠道中得到的结果与标准模型希格斯玻色子的预期一致;然而还需要更多的数据去测量该粒子的特性,如不同衰变道(γγ,ZZ,WW,bb和ττ)中的衰变率,和最终该粒子的自旋和宇称,从而认定它确实是标准模型希格斯玻色子?还是超出标准模型的新物理的产物?

1、这是一个无稽之谈:实验已经反推出疑似希格斯子的质量,各人用的哪种理论模型自然知道,难道还需要再问吗?寻找认定希格斯粒子之难,众所周知。如果第二步的方向仍是进一步探索如不同衰变道中的衰变率,和最终该粒子的自旋和宇称的数据,难道这就一定是希格斯粒子的本性吗?可想实验科学家队伍中一定“混进”了不少“中国南郭先生”。

实话实说,兹维•伯恩(Zvi.Bern)、兰斯•J•狄克逊(Lance.J.Dixion)和戴维•A•科索维尔(David.A.Kosower)等三位科学家在2012年第7期《环球科学》杂志撰文《粒子物理学迎来革命时刻》,就一针见血地类似指出:要破译这个数学关联中藴涵的物理内涵,还需要一些时间。其实,无论从哪方面看,探寻基本粒子散射的奥秘,与在既定的地铁路线上穿梭完全不同。可能需要一个更深刻的理论来处理它们,也许就是弦论。

2、当然这个弦论不可能是那种“舶来品”的西方僵化了弦论,而是按汉语“弦”的词意扩容,包括还有前面没说的第六种弦图像利用干涉方法得到测得的磁重联结构的弦线。我们曾在《刘路与西塔潘猜想和大亚湾中微子实验》一文中说过,张英伯教授的《对称中的数学》书中的“格点”理论,与粒子对撞的散射和宇宙大爆炸后的星云分布等图像信息联系,可见格点成为扩容弦论统一提取大量有关量子物质结构分辨率信息的又一分支方法。具体说到宏观的“磁重联”弦图,也类似粒子碰撞概率的散射。

1)这种散射的碰撞,也分为两个部分的方向:如来自太阳风和地球磁场两个部分的作用。对撞的结果会造成地磁场由于压缩拉伸甚至交叉而发生重联过程,导致磁场拓扑结构的改变,使太阳冕区物质抛射及耀斑等活动,以高能粒子与射线的形式释放出巨大能量。这是一种自然王国里的现象,与希格斯王国的运河船闸现象,都属自然格点弦论同构。

这不同于在人工实验室,对磁场重联物理过程的模拟,和对希格斯粒子物理过程的模拟。这种人工自然实验室里的研究,所取得的有关数据、图像照片等信息,具有极大的偶然性。但这也有别于人们在室外,对自然王国被动性较强的观测。因为人工实验格点弦论的物理观察,仍使得可以在条件参数可控的情形下,重复地、全过程地研究相关的一些物理现象。

2)例如,中科院物理研究所/北京凝聚态物理国家实验室(筹)光物理实验室的李玉同、上海交通大学的张杰和中科院国家天文台的赵刚研究团队,在上海高功率激光联合实验室神光II实验平台上,利用激光等离子体实验构造相似的磁重联结构研究,条件是不够的,但他们想了很多办法。

一方面他们利用别人的卫星恰好在地磁重联发生的短暂时间内,在现场观察到的不同时间地点的地磁重联现象的不一致信息,如2003年欧洲太空总署的Cluster-1卫星在地磁场的一个重联区中心位置,测量到一个细长的电子扩散区(EDR)的记录,与2005年发现的19个EDRs全部分布在磁重联区两侧的观测记录,就存在极大的差异。

另一方面是他们自己做模拟实验来研究重联过程中EDRs的特征。他们的实验捕捉到了激光等离子体重联区产生的一个运动的“磁岛”,以及其运动导致的二阶电流层及明亮的尖状结构。同时,他们还发现了磁重联区中心与两侧边缘一共三个EDRs,其中中心EDR的出现时间要略晚于两侧EDRs,但其速度明显要高得多。这一发现也为揭示检查大型强子对撞机产生的希格斯粒子的速度达到光速的97%,是否过大,提供了解释参照。

3、再回过头来看《粒子物理学迎来革命时刻》一文,他们已经直接挑明,大型强子对撞机及其ATLAS实验小组,使用过他们发现的目前全世界最先进的幺正方法,计量过不同衰变道中的衰变率。他们的预测与ATLAS的实验数据进行过对比,结果两者非常吻合,为寻找梦寐以求的希格斯粒子已经出了一把大力。但问题是,即使做过,却并没有使全世界所有这类专业物理学家相信发现的新粒子能一锤定音,就是希格斯粒子。

1)他们这类专业物理学家说的理由是:一些与希格斯粒子无关的粒子,也能产生这样的结果。幺正方法的初次使用,就是精确计算这些容易让人混淆物理反应的出现概率。

2)但可笑的是,他们这类专业物理学家仍然坚持,“实验人员接下来还会用这些结果探究新的物理现象”。具体到寻找希格斯粒子,陈和生和陈国明先生的解释,也没有脱离他们的这种思路。这是一个循环的悖论啊!

 

五、中国本土的三旋理论之希格斯粒子模型

中国科学殿堂中的希格斯之梦,已经做了数十年。中国在科学理论方面不都是照抄照搬西方的理论,没有自己的原始创新理论体系。2012年第7期《环球科学》杂志发表陈超先生的文章说:“2006年,借助于俄罗斯数学家佩雷尔曼证明的庞加莱猜想外定理的—-空心圆球内外表面翻转熵流,人们把时间和热力学、量子论、相对论、超弦论等联系了起来,点燃了第三次超弦革命”。这事还得从川大流出的数学说起。

1958年量子中国走到了大跃进年代“超英赶美”的向科学进军,四川大学数学系柯召教授和魏时珍教授等科学家,带领少数大学生开出研究类似拓扑数学“灵魂猜想、灵魂定理”的Alexandrov空间(亚历山德罗夫空间)课题。这是苏联著名数学家亚历山大·丹尼洛维奇·亚历山德罗夫在20世纪50年代便放弃了的研究。“灵魂”按汉语词意被解释为:“迷信的人,认为附在人的躯体上作为主宰的一种非物质的东西”。但毛泽东同志却有“政治是灵魂,政治是统帅”的论断。这是我们中国人内心的乱麻吗?不!柯召-魏时珍猜想的论断,符合数学对“灵魂”性质的定义:“针对某类特定的数学对象,可从这类数学对象的一些小区域将性质推广到整体。这些小区域称之为数学对象的灵魂”。

前苏联对外公开,称为是Alexandrov空间。也许这与被一批中国高层的从哲学家到物理学家组织信奉“以苏解马”不同,带有“纯数学味”。但川大的数学家们仍然为避嫌,对外公开,就改为一道难题:“不撕破和不跳跃粘贴,把空心圆球内表面翻转成外表面”,请“纯数学味”证明出来。然而最终因三年自然灾害,还是偃旗息鼓。川大数学随着学生毕业,流落到了民间。

川大流出的数学,能否再流回川大,我们不管。川大流出的数学与科学殿堂之外的三旋理论结合,在庞加莱猜想的基础上,对原先的弦论扩容,我们发现有六种内部结构的特定弦图,类似“魔杖”或“变形金刚”:

1)弦图像孤子链组成的弦线。可用来描绘基因双螺旋结构,微观波粒二象性以及粒子的产生、湮灭、虚发射、虚吸收、电磁波的传播;因孤子链中每个圈子体旋为1/2的自旋,可对应费米子和反费米子的自旋等。

2)弦图像《羊过河》寓言中的独木桥变形“魔杖”的弦线。针对萨斯坎德的《黑洞战争》书中的“持球跑进”,和特霍夫特的全息信息守恒的疑难,“魔杖”类似空心圆球内表面翻转成外表面,两只羊在桥中间碰头的“转点”,有类圈体三旋式的自旋能化解矛盾。

3)弦图像“泰勒桶”、里奇流、傅里叶变换结构的弦线。这对宇宙总质量(100%)≌重子和轻子(4.4%)+热暗物质(≤2%)+冷暗物质(≈20%)+暗能量(73%)方程,可用类似幺正性概率守恒的办法,作出准确计量的解释。

4)弦图像道路交通网络的公路线、立交桥和车库、城市及各种汽车组成的弦线。解释对应费曼图中的树图、圈图进行的对撞、衰变等更好。

5)弦图像长江及其三峡大坝船闸模型组成的弦线。我们称为“大量子论”,可为求证夸克、轻子和规范玻色子等基本粒子的质量谱计算公式提供说明。例如希格斯粒子的单位质量,为什么反比除顶夸克质量外的所有的基本粒子的质量还大?就是它能解答的难题。

6)第6种有内部结构的特定弦图,我们在最后说。

在近百年的粒子物理学史上,多数的事实说明,实验发现的新未知粒子,理论上早先有质量预测值的,实验都能一锤定音。对新发现的疑似希格斯粒子,类似船闸模型的大量子论能一锤定音吗?我们试着来讨论。

我们生活在中国,但对长江三峡大坝船闸的数据并不了解,只是用作大量子论的科普,长江大家熟悉。现换为巴拿马运河船闸,更为恰当。

据《南方周末》2012年6月21日发表的《巴拿马运河》一文报道:巴拿马运河是沟通近在咫尺而又相隔千万里的太平洋与大西洋的闸门式运河工程,两端的三级闸门,围起巴拿马地峡的热带雨水,形成一条高高的悬河,让轮船在其中来来往往。船闸可供进靠的船舶极限为长292米、宽32.2米、吃水12.04米。事实上,船闸的尺码极大地改变了造船业,业界把32.2米宽且292米长的船称为巴拿马极限型,成为造船工程师的首选。

现在我们可以把巴拿马运河比作希格斯王国,把巴拿马运河的船闸限定大船的机制,与希格斯王国生成大量子的机制连接。因为根据物理学标准模型和大爆炸理论,我们的宇宙起始于一次大爆炸。大爆炸刚发生时,无数的正反粒子同时产生,轻子和夸克通过与希格斯场的相互作用获得了质量。这些粒子凝聚成物质,通过长时间的演化形成了星系。

这是一幅生动的希格斯场、希格斯机制、希格斯粒子和其他基本粒子质量起源的写照。这里对撞机寻求证明的希格斯王国不再神秘,这并不是说希格斯粒子可有可无,而是说类似巴拿马的船闸每级闸门至少要修多宽?多长?才是巴拿马极限型类似的基本粒子大质量。因为基本粒子中的庞然大物,与被精确地塞进为它特制的容器是一致的。我们把所有24种的夸克、轻子和除希格斯玻色子以外的规范玻色子等基本粒子,类似对应船只,修的大坝的船闸闸门才合适,就可知希格斯船闸的极限型。三旋理论估计希格斯粒子在 125.4GeV–125.9 GeV 之间。

众所周知,在希格斯物理的理论中,有它预测和已经实测的含最大质量的基本粒子。而这个最先的预测,竞获得证实,并已通过重要的实验检验,这就是发现顶夸克的质量为175GeV。LHC碰撞出来的希格斯玻色子基本符合三旋理论125.4 GeV–125.9 GeV希格斯物理的理论估计值。

六、龚学真空玻色子是LHC希格斯粒子吗?

2012年由欧洲核子研究组织(CERN)的大型强子对撞机(LHC),发现的疑似希格子的粒子DP:125.4GeV。但有关希格子粒子的机制及希格子粒子的本质,一些人认为到现在还没有真正确立,当然主流物理学家也还在探索。例如,美籍华人学者龚劫存(又名龚天任),在美取得物理学博士;博士期间创建的龚学理论(GM),就认为希格子粒子没有必要存在。那么能说大型强子对撞机,使命是发现希格子,发现的是龚学模型预测的真空子吗?

因为龚学的真空子这个粒子,由龚学物理推导计算出为GM:125.46GeV。其实,GM真空子,被认为产生于质子对撞的内部,低层的结构色动力学,其结构与质量,据说均可由GM前夸克模型精确计算;其机制又是GM前夸克理论所论断的真空子,而不是国际科学主流的前夸克理论。

本来原来计划2015年6月大型强子对撞机启动第二轮运行,重新启动更高能量碰撞。2015年12月15日已经有新进展,龚劫存博士等人当时的预见是:不会见到希格子,但可以见到GM真空子。龚学的真空玻色子,是从(u,-u)到(d,-d)“真空转变”的媒体。所以,龚学的真空玻色子的质量是:

VB=(1/2)×真空能量VeV+真空波动(约1%×)=123+2.46=125.4 6GeV

即VB==125.46GeV(千兆电子伏特)。由此,就说是,大型强子对撞机(LHC)称之为希格斯波色子的粒子,早已是被龚学理论预测并精确计算,应称之为真空波色子。可见国际科学界,也有“南辕北辙”之事。例如,龚学预测多能级上的真空能量,以及对于更高的真空能定态,即高能级真空或更高,是不稳定的,高能真空玻色子不会成为的真空转型媒体。因此,没有更高的真空玻色子,但有更高的真空能量状态。即这种高真空状态不会保持,而是这种状态的衰变。所以此时,仍然可见到真空玻色子,但比基态下的真空波色子幅度低。现在,物理界该坐下来想想,为什么不要建造大型强子对撞机(LHC),龚学(GM)一类的专家,也能“精准”探知宇宙的本源。这能说没有更完美的理论来指导物理实验和科学实践吗?但以上结果,龚学博士们,在2015年12月向中国物理学杂志投稿,显示其预测的结果。但所投稿件,无理由被拒。现在,国际主流物理走在大路上,也就是说越来越多的数据,更加逼近龚学理论所预测的结果。事实上物理界有注意GM理论,聆听GM的见解的上层人士。例如,有上层《前沿科学》杂志,正在关注龚学殿堂进展。

七、结束语

希格斯粒子有如“上帝”,为标准模型带来福音。有人说希格斯粒子是迷雾,但这让物理世界擦亮了双眼。希格斯粒子是子虚乌有吗?是一场黄粱美梦吗?三旋理论认为,希格斯玻色子类似长江中的水,又类似让基本粒子“船”通过的船闸。龚学理论认为这是真空玻色子。佛说:色即是空,空即是色。是也非也!科学也有选边站,不奇怪。

参考文献

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[7]王德奎,解读《时间简史》,天津古籍出版社,2003年;

[8] 陈超,量子引力研究简史,环球科学,2012年第7期。

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