《物理世界产生智能和意识》《创新物理学》之三

李小坚1),龚劫存2)

 一、引言

首先,经典的物理世界是地球、太阳、星系……宇宙全部物质的世界,包括原子、分子、质子、中子、电子、夸克、费米子、波色子等,大大小小的一切物质都由物理定律所支配,但不包括“生命”。而生命世界的动物、植物、微生物等活物,则由生命法则所支配。生命所遵循的法则真的独立于物理定律?与物理定律的关系有何不同,有何联系?

“如何产生生命”的问题上一文已经讨论过了,对生命起源的基本过程在比较原始和初级的层面作出了描述。但重要的是发现质子和中子都是滑翔机,即物质的最底层就具备图灵计算机那样的计算能力。在适当的条件下,物理世界就能产生生命。

2015年6月《美国国家科学院院刊》一组报道:从氨基酸和宇宙化学物质组成的原始汤里提升出名为肽键的较短蛋白质;实验研究氨基酸的大小以及极性是形成折叠蛋白质的充分必要条件,一条相互连接的氨基酸链自我排列形成特殊的具有特定生物功能的三维结构;酶、tRNA与 RNA一起工作,完成了DNA复制、蛋白质合成和RNA转录的蓝图。

科学界发现目前地球上所有生命都源自于36亿年前存在过的一个最早的共同祖先露卡(Luca)。它可能是一个具有几百个基因的单细胞生物。从露卡往后时间里,生命踏上了一条我们比较容易了解的生命进化的慢慢长路。总之,自然世界如何产生生命的过程,已经基本确立。

我们在此要探讨的是生命更复杂的属性,如什么是生命的意义、什么是智能、什么是意识等生命的高级属性,如何从物理世界产生智能和意识,以及生命定律与物理定律的关系这样更深刻的问题。

 二、什么是智能、什么是意识

什么是智能?智能及智能的本质是古今中外许多哲学家、脑科学家一直在努力探索和研究的问题,但至今仍然没有完全了解。智能的发生、物质的本质、宇宙的起源、生命的本质一起被列为自然界四大奥秘。一般认为,智能是指个体对客观事物进行合理分析,判断及有目的地行动和有效地处理周围环境事宜的综合能力。总而言之,智能是知识与智力的总和。

我们定义智能:

a) 必要条件:计算能力,计算设备,如图灵计算机,

b)充分条件:每一个对象能区别于其他对象(分辨被计算的对象)。

一个智能体的智能大小程度,取决于外部对象的复杂程度和它自身的计算能力。

什么是意识?百度知识:意识到目前为止还是一个不完整的、模糊的概念。研究者们还不能给予它一个确切的定义。简直是人类集体无意识。

哲学定义意识是指大脑对客观世界的反应;生物学定义是指生物由其物理感知系统能够感知事物特征总和以及相关的感知处理活动。一般认为:意识是对环境及自我的认知能力以及认知的清晰程度。

我们定义意识:

a) 必要条件:每一个意识主体对象(自我识别)能区别于其他对象。

b)充分条件:有一个计算设备,能处理信息。

以上我们对智能和意识的定义,简单而且抽象。智力和意识是不一样的,智能和意识相互又有很大的关联,都要求有计算能力,都要求识别,计算和识别交叉互为智能和意识的必要条件和充分条件,也具有某种不完全的对称性或对偶性。智能是往外看,意识是往内看。

 三、电子有意识、生命有意识

具体来看,哪些对象具有智能和意识。

如果把以上抽象的定义,稍作修改:

如果满足以下2个条件,那么这个对象具有意识:

a)能够识别自我和非我的边界

b)能够识别时间和空间

我们将对象的计算能力,具体化到能够识别时间和空间,本质没有降低原来意识定义的内涵。因为要识别时间和空间需要无穷的计算能力。

那么,我们来考察一个电子的行为。电子在原子核周围运转,电子高速运转的同时,它要观测周围空间,防止碰撞发生,它要确定速度和决定自己的运动的轨道,甚至要服从爱因斯坦的相对论关于一个高速运转的观测会发生时间和空间的弯曲。根据Pauli不相容原理,带有多个电子的原子,电子要满足量子力学基本定律要求,不能有多于一个电子处于完全相同的量子态。这就是:电子要确定自己应该在哪里运行,并和别的电子不一样,这就是自我确认。一个小小的电子既要服从相对论,又要服从量子力学。同时,电子能识别自我边界,又要识别时空。根据我们的定义,电子具有意识!

电子,物质的最底层都有意识,这种意识是内凛的,大自然赋予的!宇宙这个最大的物理世界也有意识。中间的一切物质和生命都有意识。万物都有灵性!

我们再看一个例子:蜜蜂是有意识的。蜜蜂知道自己在蜂群中的分工,蜜蜂为保卫蜂巢不受外来生物的侵害不惜牺牲自己。蜜蜂没有设计蓝图,蜂巢却做得标准精密。蜜蜂肯定知道自己的职责和边界。蜜蜂出外采蜜发现蜜源,回家后以舞蹈的方式报告同伴蜜源的方位距离等信息,蜜蜂不仅自己知道空间时间,而且还能向同伴表述。根据我们的定义,蜜蜂确定无疑地有意识。

生命作为一个个的个体,它们都有计算能力,能识别环境,能认识自我。从智能和意识的这两属性上,干脆我们重新认识生命

这样智能和意识作为生命的基本属性,生命可以明显地被确定有三个不同的特征。

1)。生命过程–生殖和新陈代谢,是一个“信息处理”的过程。也就是说,生命需要一个计算设备。

2)。生命具有意识–区分“自我”与“非我”的能力。生命需要一种获得个性的机制。

3)。生命有智能—内含智慧,它能面对外部挑战。

事实上,生命是有智能的,生命是有意识的,毫无疑问生命也是有意义的。

 四、自然世界的意识体系

我们还是从意识的角度,进一步阐述意识是有层次的,意识有一个复杂的体系。因为智能与意识有相似性,我们在此暂时不讨论智能体系。

既然电子有意识,的确,从氢、氦到构成元素周期表中的其它原子的核反应过程,电子始终参与并存在其中。电子更是主导着所有化学反应一步一步进行,产生从简单到复杂的各类化学物质。进而,电子参与生物化学反应,最早的线粒体就是有电荷梯度建立起生命物质的能量通道。那么非生命物质从电子、原子、分子、化合物分子到有机物分子及其相应的物质,都应该有意识。如果要定量描述意识,我们可以选用一个电子单位的意识,Y(e)=E,物质分子越复杂其意识也越复杂。可能意识Y不一定与电子个数n成线性关系,但可以用线性或非线性函数来描述:Y(ne)=F(nE),简单一点,一阶近似就是Y(ne)= nE。

生命系统的意识更为复杂,因为分子结构高度复杂,生命物质高度分工。生命过程非常复杂,其生殖过程是一个生命创造的复杂过程,新陈代谢过程也很复杂。无数个生命个体组成生物群体,组成生态圈,构成生物社会,人类社会。意识在非生命和生命的各个层面都存在。

我们先将意识分为四个层面。第一个层面意识,就是只能识别自己、识别空间和时间。这一层面就是电子类的非生命物质的意识。第二层面的意识,在第一层面的基础上,对象还能识别自己的意识,这个对象能识别自己的主体和客体(I and me)。第三层面的意识是感知不可观测的事物,这个意识可以想象,感知虚拟的世界,感知非物质的心灵魂魄,有宗教信仰。第四个层面的意识是同时感知过去、现在、未来。

第一层面的意识是物质层面的,来自并服从物理定律。第二层面主要存在于分子生物学范畴。我们人类的意识完全可以达到第三层面,整个宇宙的意识就是第四层面。

事实上人类的意识还可以分成多个层次,第一层次的意识是关于现实时空的意识,第二层次关于虚空世界的意识。第二层次又有三个子分层:1)CE(conceptualizingby empty substance)慨念化地排空具体事物形成抽象慨念。2)CI(consciousness by imagining)想象创造出不存在于现实时空的事物。3)CW(by worshiping)宗教信仰意识。

五、意识的公理化系统

科学界面对两个相互矛盾的事实:a物理定律支配着整个宇宙运行,而宇宙包含智能,包含生命。b现在智能和意识问题超出了当代物理学的范围。

今天的物理科学还没有直接可用的物理定理来描述生命,更别说智能和意识!而生命活生生地活在这个物理世界中。这说明现在的物理理论还不完备,不够完美。只能描述那些没有生命的世界,还缺少能描述生命、智能和意识的物理理论。不能描述生命、智能和意识的物理理论,也就不能完整地描述宇宙。或者反过来说也是一样的:一个物理理论不能完整地描述宇宙的本质,也就不能描述生命、智能和意识。

我们要挑战的问题是:必须探寻到物理定律与描述生命智能和意识的基本原理的共同本质和本源。

一个完美的物理理论框架,它应该是一个公理系统:公理基础(定义,公理和程序)和一组的后续推论(句子和定理)。

根据定义,一个公理框架的基础可以任意选择,也就是说,它不受任何测试。其有效性取决于两点。

1)作为一个数学结构-它必须是数学上一致的。

2)作为一个物理世界的理论框架,设计出来后,其后续推理必须要与现实世界比对,理论结果与通过经验和观测形成的物理事实是否契合。

对于自然界存在以下各类事物,它们存在意识的公理基础是:

1)物质系统

2)个体生命

3)群体生命 —一个物种(即,同一个基因的物种)

4)生态圈—整个生态系统

5)宇宙—整个宇宙

公理体系I—以上每一个实体的生存意识是保持自身。

公理体系II—以上每一个实体的发展意识是创造。

公理体系III—以上每一个实体的终极意识是完善自己。

公理体系I所推论的结果:以上各类系统的意识均是一个四色定理系统。各类实体拓扑等价于一个球体,每一类的系统可容纳无数个球体。

公理体系II所推论的结果:这类系统的意识是一个七色定理系统。该类实体拓扑等价于一个面包圈,新的个体生命诞生的过程与宇宙创世在拓扑结构上是同构。

从公理体系I与公理体系II并不矛盾,一个生命体内的意识可以同时含有四色系统与七色系统。四色系统是一个静态照片,如生命里的基因完全可以用四色定理描述,即基因编码是 (A, G, T, C)组成。生命要动态地发展,就需要创造条件,从四色系统转变成七色系统。包括创造新生命的过程,也是一个从四色系统转变成七色系统的过程。大部分生命系统已经具备或已经完成这个过程。

公理体系III的结果是:以上每一个实体的终极意识就是融合下一个层次的实体,发展到上一个层次的过程,不同个体在更高的目标下团结、凝聚、和谐统一。

本文在此不打算介绍理论推导过程,而且,理论也需要检验。这些具体过程,以后著文详细介绍。

六、结束语

龚先生的物理世界模型已经建立,这是一把能打开这个宇宙各个重要关口和最终宝库的万能钥匙。用这把钥匙可以通过十重门的测试,具体测试项目可见博客。能够通过十重门的测试,我们肯定地说,该理论框架系统是一个更接近真理的学说。

该理论让我们看清了生命的本质。生命的终极意义就是能认识自己、保持自己和认识这个世界并保持这个世界的完整;生命的意义还在于创造,创造新的生命,创造新的事物;生命的意义还在于团结、和谐、统一,更积极一点看就是让这个世界更完美。

《物理世界产生生命》《创新物理学》之二

                                  李小坚1),龚劫存2)

摘要:本文定义了物理世界生命系统的基本三要素:可复制、可计算和物质性。利用生命游戏中滑翔机机制具有图灵计算机的特性,发现用G-弦描述的质子和中子具备滑翔机特征,表明生命的种子嵌入在物理世界的最底层,并指出物理世界中从物质到生命的产生过程是一个从四色理论系统变换到七色理论系统的过程。

一、引言

物理世界能够产生生命吗?这个问题问得有点傻!因为这个物理世界已经产生了那么多的活生生的生命,包括你和我。所以,答案很自然明白。但是物理世界是如何产生生命的这个自然之谜,却还没有完全揭开。任何一个物理或哲学理论不能够给出如何产生生命物质与生命的解释,都不能成为终极理论。那些无视这个简单事实的人,明摆着不是无知就是装傻。

虽然活生生的生命出来以后,他们遵循的是生物定律,但并不意味着生物定律不遵守物理规律。我们都知道:生命是由无生命的物质支撑的。光合作用将水、二氧化碳和阳光的能量转化为生命物质和氧气。实验证明氨基酸可以在封闭的空气中产生出来。生命的基本分子(如:氨基酸、糖类、核苷酸等)都可以从简单的分子中形成。例如:氢氰化物分子结合在一起变成腺嘌呤,甲醛分子结合在一起合成糖分子,尿素可以从氢气、氮气和二氧化碳合成生产出来。

表面上看,生命物质与无生命物质的区别不是很明显。光合作用可以将无生命物质转化为生命物质。脱氧核糖核酸DNA储存、传送和处理各种生物信息,并控制并产生各种生物过程,如形态、代谢和繁殖等。生命物质和生命也还有一定的差别。简单地说:生命物质脱离生命体就是死的物质,而生命是活的东西。生命还有更复杂、更深刻的含义。

 二、生命是什么?

生命是什么?这是一个古老而现实的问题。自从人类的出现,就在探索生命是什么。今天,像人这样的有自我意识的生命,一直在寻求生命的起源、生命的本质和生命的意义,直到现在还没终极答案。物理学家当然也从来没有放弃过思考生命,并试图用物理原理来解释生命。

诺贝尔奖获得者埃尔温·薛定谔的《生命是什么》[1]以及《意识和物质》研究了那些自古以来就使哲学家困惑迷离的问题,被公认是20世纪的伟大科学经典之一。

生命的认识和定义:从新陈代谢的角度,早在19世纪下半叶,恩格斯对生命下了一个定义:“生命是蛋白体的存在方式,这个存在方式的基本因素在于和它周围的外部自然界的不断地新陈代谢,而且这种新陈代谢一停止,生命就随之停止,结果便是蛋白质的分解。”生物体蛋白质由20重氨基酸组成,调节控制着生命的新陈代谢。

从遗传学的角度,通过基因复制、突变和自然选择而进化的系统。其主要物质核酸是由碱基、戊糖、磷酸组成。根据核酸中所含戊糖不同,可将核酸分成核糖核酸(RNA)和脱氧核糖核酸(DNA)。核酸控制蛋白质的合成,决定蛋白质的性质。可以说,蛋白质和核酸两者互相依赖、互相作用,使生命体成为一个统一体。但是已知某些病毒样生物却无核酸。

生命的属性有很多,如:出生、死亡、生长、进化、新陈代谢、繁殖等。生理学角度把生命定义为具有进食、代谢、排泄、呼吸、运动、生长、生殖和反应性等功能的系统。但某些细菌却不呼吸。

生命的高级形态有一些独特的属性,如情感、意识、智力、精神渴求等,生命有了感情色彩。一些低级生命在一定程度上也许部分具有这些属性,只是在较低的层次上,或者还没有完全揭示出来。

一台又一台机器制造出来了,一台又一台地消亡了。但是,一台机器的出生和消亡与生命的诞生和死亡有很大的不同。一台机器可以在一段时间内,一个部件、一个部件地制造出来。但一个生命一般以一个整体同时诞生,并可以不断地成长。换句话说,生命与物理时空交织更为紧密。

有些机器甚至有某种智能,比如智能机器人,但是他们从外部获取智能。而生命获得智能似乎是自发的内凛的。也许,自发性可以作为一个标杆来区分生命与非生命。但一些神学家可能会反对,因为他们坚持这种说法:机器人接收来自人类的智能,而人类智能来自上帝。总之,没有真正的自发性。

然后,有热力学第二定律:所有非生命的封闭过程都从有序变为无序,即熵增加了。但是所有的生命过程都是为了减少生命系统中的熵,而这一切都是以从外部环境吸取能量物质并向外排除出有序度低的热量为代价的。虽然全球的熵是永远地增加,生命总是创造一个生命成长的小环境:在它的皮肤下,在它身体里,熵不断减少和秩序不断增加。因此,增加或减少熵的过程中可以用来作为一个生命标杆,以确定生命是否活着。至少在原则上,生命进程是一个熵减少的过程。一个社会也可以创造更多的规律和秩序,也可以是一个熵减少的过程,但它并不是一个生物的生命个体。另外,一个远离平衡态的非生物的开放系统也可以从环境中交换物质、能量和信息,从而实现该系统熵的减少。

所有的熵增加过程都是自发的,但所有的熵减少过程只有发生在非常复杂的信息处理条件下,以及进行能量和物质交换的情况下发生。所以,熵自然也不是一个好的标杆来定义生命。因此,我们还必须找到一些其它的标准来定义生物的生命本质。

今天,几乎所有的生物学家都认为任何生物实体或生命系统都可以看作为一个图灵(通用)计算机存在。也许,一个生命实体或生命系统的计算能力可以作为生命的标杆。但世界上已经创造出那么多计算机,最强大的超级计算机的计算能力已经远远超出任何一个人的计算能力,它们是不是生命活物?显然,仅凭计算能力也不足以定义一个生命。

随着科学的发展,现在的人工智能创造出机器智能和机器人,它们越来越接近人的智能水平,深蓝计算机系统的下棋水平不仅比一般人还强,就连国际象棋大师卡斯帕罗夫都败在这种计算机面前。我们还可以模仿自然界的生物,创造出人工生命之类的东西。

如今生命与非生命的界线越来越模糊,越来越难以划分。

在所有这些讨论之后,我们仍然很难对生命有一个全面准确的定义。那么,我不去尝试定义什么是生命。但简而言之,对任何生命实体或生命系统的最低要求是要活的。

更进一步说,我们只对生命列出两点基本要求:

首先,它必须能够并进行自我复制。

其次,它必须有一个通用的计算核心并进行运算。因为所有的生命过程需要图灵计算机那样进行一次又一次的迭代和计算。

有了这个新的定义,一个无形的生命,如:某类计算机程序、人工生命、灵魂和精神都有可能成立。因此,以上两条包括了自然产生的生命和人工制造的生命,有形的和无形的。但是这两个要求具有正在进行时,这表明是一个活的生命。否则,生命停止,死的东西。

然而,对于任何生物生命,我们提出第三个要求是应该具备必要的生命物质,有形的生物生命必须具备必要的活机体。

我们从以上三点来探索生物生命起源的最基本的基础。核心实际上就是探索物理世界是否存在有生物处理器。答案是肯定的,但答案在哪里?最最基本的生物处理器在哪里?20多年前,龚先生在第十九次世界哲学大会上提出了新发现[3]。着急的读者可以直接看第五部分。

 三、生命产生的过程

生命最初从何处而来?有人认为地球生命是从外太空来的,那我们探索生命的最初形成过程就要依靠发射太空飞船到茫茫太空中寻找。而我们地球到处都是生机勃勃,我们为什么要舍近求远呢?

今天在海底火山口人们认为不可能有生命的地方,出人意料地发现有多种不同于地表面的生物存在。他们所处的环境如同40亿年前的地球表面,到处火热滚烫,生命就是在这样的条件下产生了。这些生物利用地热高温与远处低温的温差,原子分子开始有序排列,最先形成一种线粒体。线粒体具有电化学梯度,它的正电一端连接能量高的地方,负电另一端连接能量低的地方,能量在它们体内流动利用。线粒体就像电池组为生物体提供能量。建立了能量通道,就能驱动生物体运行,从而点燃了生命发动机的火花。它们互相连接可以构成各种复杂形态,从而具有各种不同特性和功能。大约35亿年前,单细胞的生物出现了,于是生命之光出现了。这样的细胞开始分化,多样性和复杂性出现了。其中一部分被反复复制即成为遗传基因组,大约有30多亿个基因组。一些基因固定下来并高度精确复制,生命之火,代代相传,生生不息。一些基因遗传变异以适应新的环境和功能,形形色色的生命诞生了。

地球最初只有简单的化学物质,然后产生了氨基酸,蛋白质,线粒体,单细胞,逐渐形成植物和动物。今天的地球上有超过百万种不同的生物,科学界发现地球上所有生命的最后一个共同祖先露卡(Luca)。它很可能是一个单细胞有机物,它具有现代有机物所具备的所有基本组成部分。从露卡的诞生往后的时间里,主要过程是生命如何进化的。

总之,地球只有一棵生命树。为什么只有一棵生命树?人与猩猩的基因组有96%相同,人和鼠类基因相似度达85%。

几乎所有生物生命中都有一个共同种类的左旋分子,即都是左撇子。地球上生物的这种生物对称性破缺的不是生命的新陈代谢系统的缘故,即左旋物种只能消化左旋生物分子,而是物理定律所造成的。生物对称性破缺与初等粒子物理对称性破缺有关系。可以用K和B介子衰变的表达。

对称性破缺是物理学的基本原理。对称性自发破缺思想在大统一理论中得到了进一步的应用和深化,

现代科学揭示, 从原子到人类, 自然界对于手征是不对称的。在我们周围的世界里, 通常显示对其中一种手征性的偏爱, 如贝壳一般都有一个偏爱的螺旋性。人类在结构和功能上是手征性的。为什么大多数人使用右手? 有人认为手征性是固有特征, 一旦右手征性获得优势, 它将保持下去。为什么在生物中, 尤其是高等动物中这种选择是特有的, 是什么力量在所有生物体内, 从左、右化合物中挑选出一半呢? 有人将此现象归之于对称性自发破缺或者称为自发的对称性破缺。但自发对称破缺是随机的还是固有的?随机性无法解释地球上各个地方蛋白质和核酸都具有同一手性的事实。这个问题至今困扰着科学家, 如果说生命起源是个谜, 那么生命起源中的对称破缺则是谜中之谜[2]

1956年前后,在对最轻的奇异粒子衰变过程的研究中遇到了“t ~ q 疑难”。实验中发现的t 和q 粒子,它们质量相等,电荷相同,寿命也一样。但它们衰变的产物却不相同。
1956年,李政道和杨振宁解决了这个难题。他们提出弱相互作用过程中宇称不守恒的设想,吴健雄的钴60原子核b 蜕变实验验证了这个设想。1957年,吴健雄在10-2 K下做原子核b 衰变实验,用核磁共振技术使核自旋按确定方向排列,观察b 衰变后的电子数分布,发现无镜像对称性,证明了弱作用的宇称不守恒性。

1957年李政道和杨振宁获诺贝尔物理奖。

生命向我们显示的乃是宇宙不对称性的功能。宇宙是不对称的,生命受不对称作用支配。Prigogine 学派发现物质在远离平衡条件下可以从无序中产生有序,即自组织理论学说。原子分子在温差下能引起非平衡态扩大,从而导致模式的选择。开放体系并远离平衡态,线粒体、氨基酸和单糖体选择机制,有可能揭开生命起源中对称性破缺之谜。

考夫曼(2004)说,“某一天,共同演化的自主主体的一组行为偶然碰到了一起,并通过遗传变异和奇异的分子运动而得到了强化,这些分子运动可以捕获光子、检测能源,它们是‘精粒化’分子的有意识演化,并从此之后日复一日,年复一年地一直如此演化”,表明分子底层具有某种意识,赋予了分子的生命进化的可能!但这种意识是什么物理机制产生的呢?

我们物理世界中弱作用宇称不守恒对称性自发破缺影响着我们这个世界的一切。不同种类的粒子、不同种类的相互作用、整个复杂纷纭的自然界,包括人类自身,都是对称性自发破缺的产物。

至少可以这样说,在原子、分子层面,甚至在物理世界更底层,人类解释生命和生命现象,揭开物理世界中生命起源之谜已经近在眼前。

 四、康威的生命游戏

在1936,艾伦图灵发明了一个图灵机,这是一个理想的计算机。今天的超级计算机也没有达到它的无穷能力。

1970年康威(John Horton Conway)希望找到一套最简单的规则可以超越通用图灵计算机的无穷能力。他发明了一种数学游戏:生命游戏LG(life game)。LG游戏放在一个虚拟的与围棋棋盘那样的平板上,不同的棋子是一个细胞,放进任意一个正方形格子里。细胞只有两个状态:活着或死了。每一个细胞有八个可能的邻居,即接触它的四个边以及它的四个角上的邻居。只有三条规则。

出生规则:如果一个死细胞在下一代(一步)中存活,只有当八个邻居中的三个现在还活着。

生存法则:如果有两个或三个邻居,一个活细胞将在下一代中存活下来。

死亡法则:如果有超过三个居住的邻居,一个活生生的细胞就会死亡;如果有少于2个的话,它也会死亡。

有了这三个简单的规则和几个随机种子细胞在板上,许多模式出现。他们中的大多数人很快就定居在稳定的模式中。图1显示了这样一个模式。0代细胞由4个活细胞组成。很显然,每一头的2个细胞太孤独暴露必须在下一代中死亡,并在中间2个细胞的两侧各有2个细胞将诞生。因此,1代将包括6个活细胞,形成一个长方形。然后,在1代中间的2个细胞必须死于过度拥挤,上下两头将诞生2个新细胞。第2代形成大致类似于蜂窝的形状,因为每一个活细胞在蜂窝恰有两个活的邻居。以后这个蜂窝状态是稳定不变的,除非外部扰动。

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图1显示了一个细胞生存稳定模式

我们建造的每台计算机都必须有计数器,时钟,内存,这些器件都是基于双稳态的电子器件构成。所有稳定不变的模式对构建一台计算机是没有用的。为了证明在生命游戏的规则中,能产生一个嵌入式的通用的图灵计算机,并显示,生命的游戏还可以产生一些有用的运动方式。我们来看以下模式。

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图2显示了一个滑翔机模式

图2显示出这种模式的运动过程:从0代到1代,从1代到2代,从2代到3,最后,可以看出从3代又回到0代,但它在右侧下移了一列。最重要的是它不仅回到了原始的形式,而且实现了行走。这种存在于生命游戏中运动方式,它被称为滑翔机(glider)。这个滑翔机由5个活细胞组成。

虽然滑翔机具有两个属性:自我复制和步行,康威必须找到一个滑翔机发射器,可以发射一连串的滑翔机。为了证明这种生命游戏,事实上就是一种通用计算机,麻省理工学院R.威廉Gosper在1970年十二月发现滑翔机发射器产生一串串滑翔机流可以代表逻辑位,所有逻辑门运算(与、或、非门)可以产生。

所以,康威成功地实现他最初的目标。生命游戏的简单规则的工作模式已经被证明是通用图灵计算机。生存或者死亡是一个问题。生命游戏这类生存与死亡模式推出一个新的学科,它被称为人工生命科学。事实上,龚先生在20多年前有重大发现:生命游戏这种通用图灵计算机嵌入在宇宙每一个角落。

 五、质子、中子都是滑翔机

前面的生命游戏只是一场纸面游戏,或是计算机虚拟空间的细胞生存与死亡游戏。在早期的个人计算机中有这样的一个独立的游戏小程序:随机撒下一批细胞种子,经过一段时间的迭代运行,大部分细胞死亡消失,有几个形成稳定模式,有的形成多周期循环稳定模式,有少量的细胞就是滑翔机模式,周期循环并移动。这些随机运动模式缺乏任何生物生命的意味。生活游戏甚至没有给出生物生命如何产生的如何一点点提示。

但是!但是!如果?如果?如果滑翔机某种图形模式是一个物理世界的物质,如:质子或中子,那么,生命游戏会立即在物理世界中产生物质生命。当滑翔机成为这个世界的基本建筑模块并具有了质量,它就变成了一个个实实在在的物质生命或生物生命。根据GM前夸克理论,可以发现:无论是质子还是中子都是滑翔机!下表是质子和中子的前夸克(Prequark G-string)表示。它们,事实上,都是滑翔机。质子是一个由角子组成的滑翔机,中子是一个由空子组成的滑翔机。

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表1  质子和中子的前夸克表示与滑翔机比较

与康威的生命游戏证明带有一串串滑翔机的系统是一个图灵计算机系统一样,前夸克模型表明质子和中子都是滑翔机。如果它们一串串地发射流动起来,它们就成为物理世界自然产生的计算机。根据我们的定义,质子和中子这样的滑翔机物理机制就是生物CPU,就是生命的种子。那么,生命的种子散布在宇宙各处,深深地嵌入到每一个原子、分子的最底层,亚原子粒子层!同时表明,正在运行的宇宙就是一台最大的计算机。你我置身其中,你我都是生物计算机!当然,你我都是高级生命!

因此,生物生命与无生命系统的区别不是物质,而是过程。万物都有灵性,不生即不灭。既有生,就有死。众生平等,皆有生、长、住、亡的过程。我们先不讨论这些哲学问题,我们更主要关注物理过程。

生物生命有2个非常重要的过程:

1 自组织过程—从混乱到秩序。这部分前面已经有过论述。

2 形态发生过程—从简单到复杂。

 六:从简单到复杂

从物理学的基本规律到生命现象的高度复杂性之间仍然存在着一个巨大的鸿沟。虽然我们知道天气的基本气象规律,但我们仍然不能准确预测每时每地的天气。正如一个人知道围棋所有的规则,但他不一定能发挥好。

我们需要找出新的定律来填补这一空白?是的,一个数学上非常引人注意的理论,它被称为自相似原理,这是分形几何的本质。这意味着,通过重复一个非常简单的迭代计算模式,简单的相同的希尔伯特曲线可以构造物理现实世界的复杂性[4]

自相似原理引出的是分形几何中的拼贴定理:它指出所有的复杂系统都可以用分形空间来表示。而且,所有的分形空间可以由二值代码空间,如(0,1)或(A,V)符合表达。也就是说,简单性产生复杂性已经被数学定理予以确认。

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图3 一个简单的希尔伯特曲线
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图4 一个由拼贴定理构成的图形—生命树

我们需要一个更全面、更准确,能够支配一切和包罗万象的生命理论,将物理定理、数学定理和生命理论要融合在一起,包括解释智能、意识和情感。

描述一个具有自我特性的个体的数学理论是四色定律。描述一个具有生命特性的系统的数学理论是七色定律。

事实上,前夸克理论所描述的一代层的质子和电子就是一个四色理论:(红位、黄位、绿位、无色)四色模型。等价于一个球体拓扑结构。

因此,质子作为生命物质的基础,仍然是物质的范畴。质子作为生命的种子,仅仅是具有自我特性,能回归自己。要想成为生命,还要进行动态扩展,进入生命的生、长、住、亡的生命过程,才能成为活的生命。即采用七色理论描述生命系统,数学上等价于一个面包圈的拓扑结构。生命如何从球体变换成面包圈的过程已经可以用数学理论来描述了。物理世界也的确已经发生了从四色理论系统变换到七色理论系统的辉煌创造。

“生命如此美丽!生命如此辉煌!生命如此伟大!”

生命探索已经进入大物质、大数据、大计算和大智慧伟大时代,必将产生美丽辉煌的结果。

 七、经常问的问题

问:我不同意所有活着的东西,必须能够处理信息。除非有人把细菌和植物视为处理信息,因为它们是活着的。

答:即使病毒也必须能够处理信息,以解码其主体的(或受害者)的化学代码。

问:原子结构的定律产生生命的化学反应,而化学反应几乎完全独立于质子的结构。

答:是的,这是真实的,但原子结构的定律不能拓展成一个通用的图灵计算机。生物CPU,这是一个信息处理设备的力量。

问:看看其他行星,在那里可以找到数百万亿亿的质子和中子,但没有看见有生命的生物。

答:质子和中子是生命的种子。只有在正确的条件和正确的过程中,种子才能发芽。另外,谁又能否认,外星不存在生命。

问:一个质子的性质,这是量子力学的范畴,可能没有真正的或完整的方式与滑翔机相比,这显然是经典。也就是说,滑翔机只依赖于一些简单的规则,而质子的性质则更为复杂。

答:滑翔机不是质子,质子是滑翔机。

问:滑翔机和质子之间的相似性必须是被人为地确定。只有质子结构为[ u(red), u(yellow), d(blue)]才是一个滑翔机。质子结构为[ u(red), d(blue), u(yellow)]是不是一个滑翔机。

答:因为S(3)的颜色对称性,两者的质子结构是相同的。

八 结束语

关于智能的产生,意识的产生,情感的产生,关于生命的高级属性,生命的意义,物理、数学和生命的统一理论。我们将另外著文描述。

这些工作是不是太跨界和太穿越了?我们认为,这些在我们的终极物理理论中仍然有特殊的地位。

参考文献:

1  埃尔温·薛定谔的《生命是什么》,湖南科学技术出版社2003年09月 ISBN:9787535737229,

2  王文清.生命科学中的物理问题讲座第二讲生命起源中的对称性破缺  《物理》,1994(2):116-120

3  Tienzen (Jeh-Tween) Gong ,The Rise of Biological Life,

Presented at 19th World Congress of Philosophy, 1993

4  齐东旭 关于计算机辅助几何造型数学方法的若干注记

《北方工业大学学报》,1991(1):1-8

5  Nature:现代生物的最后共同祖先——“LUCA”

Nature 456, 942-945 (18 December 2008)

6  地球生命从何而来?科学家揭示生命起源的奥秘

凤凰科技,2015年06月09日 07:13

7 科学网—一个新理论:生命在光系统的演化中扬帆启程! – 谢平的博文  http://blog.sciencenet.cn/blog-1475614-848053.html

告别官科,不做民科,回归本行

告别官科,不做民科,回归本行

 一、我本官科

    今天算来,我到中科院自动化所攻读博士整整30年了。我的学习和研究工作与国家863完全同步。19863月邓小平同志批复中科院院士王大珩、王淦昌、杨嘉墀和陈芳允四位老科学家提出的“关于跟踪研究外国战略性高技术发展的建议”,从而启动实施了“高技术研究发展计划(863计划)”,开始了中国科技领域跟踪和赶超国际先进水平的新征程,整整30年了,到今天该计划已经完成了其历史使命。

我所学习的领域属于863计划中先进制造及机器人技术范围,我所选择的研究问题是工业领域的多级递阶系统结构与算法研究。师从疏松桂、童世璜、郑应平三师团队,很有意思的是我的这三位导师是一个具有三代师生关系的递阶系统。童先生称疏先生教过自己,所以是他的老师,而童先生是郑应平硕士研究生导师。

受郑应平的影响接触的了何毓琦先生开创的嵌套信息结构下的鼓励性决策研究,做出过嵌套信息结构下的多级递阶系统鼓励性决策的工作并在国内国外发表相关论文。我的研究工作在信息结构引导下,进而提出多级递阶系统信息结构、控制结构,到目标结构、功能结构,到组织结构、资源结构,形成了一个多级递阶系统的多元多层立体化的结构研究。该项工作与欧共体的CIMOSA,有异曲同工之妙。CIM-OSA是欧共体的21家大公司和大学组成的ESPRIT-AMICE组织经过六年多的努力开发出的一个开放体系结构。在导师指导下,基本上凭自己一己之力发展了一个与CIMOSA类似的CIMSHOSA体系结构。

学习期间多次参与了钱学森先生组织领导的系统学讨论班,本人与钱老亲自直接对话讨论过系统的层次性、物质的层次性。

89年还到意大利卡拉布里亚大学参与欧共体ESPRIT光盘信息系统建模工作。我走访了卡拉布里亚不远处的那不勒斯的乔尔丹诺·布鲁诺的家乡,还有伽利略的故土,特别是拜访了波兰华沙城外哥白尼的故乡,获赠的哥白尼铜质小胸章是我的心爱之物。

90-91年前往美国学习了IBM-CIM体系结构,9164日回国参与了863计划项目:递阶系统结构研究。进一步研究和发展了CIMSHOSA体系结构。

二、自己选择

1995年参加第八届中华全国青年联合会第一次全会,在科学界别组,与同组成员陈章良、冯长根、李建宝、陈肇雄等一起活动挺有意思,他们现在都是部级领导。我忘了是1995年还是2000年,我和谭铁牛等三人代表科学组向国内媒体答记者问,铁牛是我湖南老乡,铁牛侃侃而谈,现在铁牛是中科院副院长。还记得胡锦涛同志在一个小会议厅给坐着的我们百十来人的党外人士,站着给我们上了近2小时的一课:为民族的伟大复兴而努力奋斗。

我当时查阅了国内外大量数据,发现我国对教育和科研的投入明显偏低。因此,我的提案是国家应该加强对教育科研的投入。我们科学组与科技部朱丽兰部长直接对话,建议国家建立客观公正的学术成果评估体系、各类人才评价体系;建议国家加大对教育和科研投入;还有与老同志和团队关系等问题。我亲自与朱丽兰部长的直接对话是如何充分利用科研条件,提高投入产出,我的承诺是尽力用最少的钱,办最大的事。

从此,我践行我的承诺,告别官科,不用国家的钱,研究世界上最大的课题。宇宙结构模型—-世界的本质及其客观规律。这个问题,还真是很有意思。

         根据钱学森先生开创的系统学理论,我认识到宇宙是一个统一的复杂巨系统。我于1997年1月6—9日作为极少数青年科学家代之一表(4-5名)全程参加了第68次香山科学会议学术讨论,宋健院士作了题为“对系统科学的挑战”的综述报告,并与戴汝为院士、宋健院士讨论交谈关于复杂巨系统的动力学问题,或开放的复杂巨系统问题。我不但参加了此次中国控制学界最高级别的会议,我还被会议主持人戴汝为院士指定收集整理会议报告人的书面报告。因此,我与与会的十多位院士和部级领导人有过工作交流,会后整理并将一袋报告资料提交给了大会组织者。还参加了由钱学森倡导发起的中国思维科学学会的筹办工作,以及科学思维理论研究探讨。

但没想到的是,我自己选择的对宇宙自然系统的研究,落入了中国主流科学所认为的民科范畴。

三、不做民科、回归本行

从第二阶段到现在,也已经20多年了。我已经有所收获。因为,我非常幸运地认识了美籍华裔科学家龚天任博士,我们的学术探索结成了同门情谊。从而,我终于认识了、理解了、明白了这个宇宙。我可以高兴地说:“你太美了”。

从此,我可以不做民科了。我回归我的本行,大学教师。教课,带学生,做做机器人科研与科技活动,与年轻人一起做、一起玩高科技的玩具。

业余还将写写小博客,讲讲科学道理,辅导帮助年轻人成长,是我下一个阶段的任务。

作打油小诗一首: 菁菁学子出蓝青,精英同聚一家亲,宇宙创生仍未老,人生大道自由行。


本来最后一句可以是:人间正道已看清。一个同音韵到底。但表达个人观点,还是个人一点好,自由一点好。

《创新物理学》后记

《创新物理学》后记

从2016年开始,我们在此陆续推出了《创新物理学》系列九章原创文章。

我们以此改变物理世界理论基础的《创新物理学》九章,献给我们这个伟大的智慧的中华民族、献给这个迅猛发展的伟大时代、献给这个从迷茫纷争必将走向和谐的伟大世界。

我们绝不是追求功利之作。我们只是展示这种创新理论之美。

首先,我们学习先辈精神,传承科学文明。

屈原著《九章》而问天,泣天地动鬼神。我们继承问天精神,确立自己志向:路慢慢其修远兮,吾将上下而求索。

《九章算术》是中华民族古代第一部数学专著。成于公元一世纪左右。该书内容十分丰富,它是一本综合性的历史著作,是当时世界上最简练有效的应用数学,它的出现标志中国古代数学形成了完整的体系。

我们的《创新物理学》九章系列文章的作者之一,龚劫存先生也就是龚天任先生,他在美国获得物理学博士,有深厚的中国哲学和西方精细科学的功底,以探索物理世界为己任,甚至是宿命论的安排。在西方科学界发表了大量的论著,是彻底改变世界的物理学理论的原创者。作为我的学长,每每我有疑问和难题,龚先生转眼就获得令我眼前一亮、拨开迷雾的独特的结果。近30年来的联系,交流与合作,成为亦师亦友的知音,同道中的领路人。

其次,要问写这些干什么?我们将这些工作重新组织,第一次用中文表述,贡献给国内读者,也是一种跨界交流。

我对此工作的动力是:一是有兴趣,真正的有兴趣,因此,很好玩;二是30年前我做博士论文的题目就是:多级递阶系统结构与算法,一直到现在,才感觉与博士论文做的差不多的事情,当然是更高层次的。三是我每年要教课,本科现代控制理论、系统建模;研究生课程:建模与仿真;建立世界模型,认识世界本质是我的基本任务之一。四,我也做机器人,研究智能问题,寻根问底,还是世界的本源问题。五,我是理想主义者,有美好的信念,有良好的理念,也是有所追求的人。六,我也是一个有个性的人,有刨根问底的本性和湖南人的坚持与倔犟。七,生在汨罗江畔,长于屈原故里,受到湖湘文化熏陶,立志探索宇宙奥秘。八、理论与实践经历,理想与现实的考验,最终发现:探寻真理,其乐无穷!

再者,我们的《创新物理学》科学理论决不是建立在脱离实际观测的、毫无根据的、对自然的胡猜臆度之上的理论。

“G弦理论是一个公理系统。在它的公理基础的前提条件可以不包含已知的物理,无论是理论物理,如量子原理或是广义相对论,也没有任何实验数据需要,只要选取合适的参数,如3,8,24,48,64,Pi等。然而, G弦理论可以预测产生的直接后果:如标准模型粒子族,普朗克的暗物质和暗能量的数据,标准模型常数之间的精准的神秘关系。该理论不仅自圆其说,其结果与实验测得的数据的比对和匹配的程度高度一致。其实该理论也不是凭空假想,而是有着深厚的物理学、数学功底和哲学高度的思维,的确是在求解复杂薛定谔方程的过程中,引入虚时间等慨念而获得思维的突破。而且,30年来的不断努力,才有今天的GM模型。

因此,根据理论法则1-3,我们相信这一理论是正确的,是站得住脚的,是经得起考验、能够面对任何质疑和挑战的。”

我们有哲学思想,数学基础,物理学知识,生命的追求,这些都已经融进我们的文章之中。

最后,我们面对当今物理学界未解的公开问题,经过独立思考,提出了自己的见解和理论,我们可能会被主流标识为民科。我们在自己开辟的科学博客园地,展示出的是发扬“少数人的力量能够帮助我们坚定保持独立思考精神的信念”。因此,我们继续坚持科学研究中的独立精神。

“我们下一步阐述这个公理物理学和其它学科交叉发展的内容,包括和古代中国哲学和方法论:太极和易经的关系,语言学,经济学,数学和生命科学等方面的工作,我们称之为《跨界物理学》。在具体技术层面,我们有时间机器,智能机器,人工生命,万能语言机器人,信息物理系统(Cyber Physical Systems)技术与实现,权且称之为《万能物理学》。”

哪怕是科学道路崎岖曲折,我们依然是科学世界的特立独行的大侠!

先人九章又九章,今献九章新主张,宇宙统一新理论,物理世界有希望!

 

《我们打赌:超对称理论是另一个失败的物理理论!》

《我们打赌:超对称理论(SUSY)是另一个失败的物理理论!》

 李小坚编译

https://en.wikipedia.org/wiki/supersymmetry

201578日,诺贝尔物理学奖得主弗朗克·韦尔切克输掉了一场长达6年的、关于超对称粒子的赌局。这场赌局的赢家,是被称为民科之王的安东尼·加瑞特·里希。

在一次物理学会议上,里希和韦尔切克打了一个1000美元的赌:里希认为超对称粒子根本不存在,而韦尔切克则相信大型强子对撞机(LHC)将在6年内探测到超对称粒子。这场赌局的仲裁人是那次物理学会议的主持人、麻省理工学院教授马克斯·泰戈马克。

如今,6年已经过去了。欧洲的LHC在经历了两年多的休整后终于在63日将能量成功提升到13万亿电子伏特,但仍未发现超对称粒子的迹象。这场赌局里,是韦尔切克真的输了!

但是,到底是LHC无法探测到超对称粒子,抑或是超对称模型根本就不成立?或许,只有时间才能给出答案。

不要等了吧!今天你就信了我们,彻底放弃超对称理论吧!

或者,我们重开物理赌局,谁公开在我们博客网站应战,或来挑战我们,我们都欢迎!

如果6年后,结果是超对称理论还成立,我们输给他1000元人民币!否则,他输给我们1000元人民币。

如果中国法律允许,我们将信守以上承诺!

我们承认超对称理论过去曾经是个好主意!几乎所有的物理学家都很喜欢这个理论,因为,我们所有人从中都学习到了很多东西。我们都高兴地说,在40年前,这个理论不仅诞生了,而且很迷人,它没有被禁止地成长和生存过。这是一个庆幸的事情。所以,我们还是在此对超对称理论致敬!

但是,今天,201638日星期二,今天是我们国家很重视的三八妇女节!

因为,中国妇女已经顶着中国的半边天,这就是对称性,已经接近超对称性了。我们男同胞也希望有这样的节日,这就是对称性要求。更进一步女人希望有一个与自己超对称的男人伴侣多好!同样,男人也希望有与自己超对称的女性伴侣多浪漫啊!

然而,我们又深感悲哀,因为,超对称理论似乎是在致命性的完全彻底的失败后终将结束其使命(我们打赌在6年内),而且,几乎没有任何希望能够逃脱死亡的命运。

原因和理由:

对于这个宇宙有意义的任何事物,它必须也应该与这个宇宙相互作用或以一种方式或某种方式与之相关联。因此,如果存在超对称性,则这些超对称性粒子必须与这个宇宙有某种相互作用或互动。

一、从技术物理的各种实验看:

在粒子物理学中,粒子与这个宇宙相互作用的大约是在弱作用范围{W玻色子(质量约80.385±0.015 GeV)到顶夸克(质量约173.34±0.27 GeV}。即,应该至少有一个超对称的S-粒子成员在弱作用范围呈现。

19898月,到2000年底,在欧洲核子研究中心 LEP大型电子正电子对撞机,最终应该发现超对称粒子。但是,没有!

美国费米实验室Tevatron,运行于1987–2011年,其中至少有一个超对称s-particle应该出现。但是,也没有!

然后,欧洲大型强子对撞机运行一个(从20102013年)以8 TeV对撞能量运行,超对称粒子应该出现。但是,还是没有。通过增加能量,20156月至今以10-13 TeV对撞,通过各种实验手段,超对称粒子应该出现。但是,仍然没有!

http://www.linkedin.com/pulse/try-again-part-2-susy-jeh-tween-gong?trk=mp-reader-card

强子对撞机可以产生什么样的粒子?计算非常简单。

1,它应该产生一个碰撞总能量约一半(1/2)的粒子。如果总的碰撞能量8 TeV,应该可以产生质量为4 TeV的粒子。保守一点,我们的LHC只需要以80%的效率运行,应该可以产生3.2 TeV的粒子。

2,虽然可以产生一个新的粒子,如果它的生产速率可能是非常小,也就是说,它可能需要多年的运行,才能获得足够的发现粒子的数据。

3,如果碰撞能量增加,粒子生产速率将增加。因此,生产率更高(超过两倍)时,应该有1.6 TeV-3.2TeV质量的粒子。

4,因为大多数的标准模型粒子的质量低于弱作用规模(200Gev千兆电子伏特),但背景很吵,不容易发现新粒子。但是,500千兆电子伏特以上,应该不会有太多的背景噪音。例如,如果人的平均身高是6英尺,然后试图在超过百万人的人群中找到一个人的身高为6英尺3英寸的某个人,将是非常困难的事。但是,在同一人群中发现一个60英尺高的人不应该有什么问题。

去年(2015),大型强子对撞机开始运行13 TeV能量对撞。因此,它可以产生6 TeV左右质量的粒子。在生产速率方面,3 TeV的粒度对应5 FB-1)的数据量。如果发现1.5 TeV左右质量的新粒子,它一定会产生5 FB-1)数据或更多,因其产量再次翻番。同时,它不应该有任何背景噪音问题,因为它是在弱规模之上运行。

然而,在LHC运行采集到4 FB-1)的数据量中,没有发现1.5 TeV的新粒子。也就是说,在1.5 TeV那里没有超对称粒子。

因此,韦尔切克输掉了从2009年之后的6年内,相信大型强子对撞机(LHC)将探测到超对称粒子的赌注。事实上,LHC宣布他们将在2015年最后一次重新启动LHC来为超对称理论寻找证据,若还无法证明,将可能抛弃这个理论。

{注:201512月发布大型强子对撞机的运行数据,有一疑似玻色子出现在750 GeV,但却以非常大的可能性排除是一个超对称粒子。}

另外,不幸的是,2013年新发现的125 GeV的玻色子(所谓的Higgs玻色子)已经严重破坏超对称理论。为什么?这是一个很深的话题,我们在这里不会详细介绍了。

除了这个致命的伤害,但有两个实证数据进一步让超对称理论很受伤:电偶极矩EDM实验(https://en.wikipedia.org/wiki/electron_electric_dipole_moment)和底夸克b衰变的研究LHCb实验(https://en.wikipedia.org/wiki/lhcb)。这两者都是基于旁观者效应的实验。

目前检测的技术不能直接检测到s-particleSM的粒子相互作用,但有旁观者效应的实验将影响实验结果。即电偶极矩EDM实验,但如果有一个旁观者围绕着一个电子,它的电火花将变形;或者底夸克b衰变,如果附近有b夸克的旁观者,其衰减的路径将有所影响。

现在,EDMb夸克衰变通道与标准模型方程计算,没有发现任何的旁观者。然后,他们可以测量的精度为10^– 10)。对于这两种测量,没有计算偏离被发现,即假设没有旁观者成立。

因此,电火花加工数据,在半径为30 TeV没有旁观者;即,没有超对称在30 TeV,看http://resonaances.blogspot.com/2013/11/electric-dipole-moments-and-new-physics.html

LHCb数据,在半径为100 TeV没有旁观者;即,没有超对称在100 TeV,看http://resonaances.blogspot.com/2012/11/bs-and-susy.html

从理论上讲,超对称的成员应该出现在弱的能级范围(150 GeV电子伏特)。如果我们超过了10倍的计算范围实验,它应该在1.5 TeV内。如果我们超过了100倍的范围,它应该在15 TeV内。如果我们超过了1000倍的范围,它应该在150 TeV内。

现在,大型强子对撞机运行2数据已经排除了任何在1.5 TeV的超对称粒子。然而,电火花EDMLHCb数据已经排除了一直到100 TeV以内的任何超对称粒子,这是目标区域的700倍的能级范围。

总之,技术物理已经全力排除了超对称粒子。当然,还是有许多人仍然崇拜他们的超对称理论的对称之神。

二、从理论物理的各种角度看:

什么是超对称物理理论?超对称物理论认为每一个真正的已经的发现的标准模型粒子都有其对称的伴侣,这是所谓的s-particle

参见:(https://en.wikipedia.org/wiki/Sfermion#Squarks

https://en.wikipedia.org/wiki/Gluino

susy1

看到上面图左侧是标准模型粒子,图的右侧,就是超对称粒子。

可以看出,假如每一玻色子或费米子都有其超对称伙伴,世界上之粒子数将会是两倍的数量。超对称理论中玻色子与费米子的参数及自由度数都是严格对称的,因此两者的零点能将严格互消。不仅零点能如此,其它对真空能量有贡献的效应也如此。事实上在严格的超对称理论中可以普遍地证明真空的能量密度,从而宇宙学常数为零。超对称转换可以把一个「代表自旋为J的粒子」的场转换成另一个「代表自旋为J ± 1/2的粒子」的场,因此能把玻色子变成费米子,或把费米子变成玻色子。

例如,物理学家还建立了N=8的超对称理论(Supersymmetry / SUSY)统一费米子与玻色子。认为这个宇宙除了四维之外,还有四维。这个八维宇宙叫超空间(superspace),然而这额外的四维不可被理解为时间抑或空间。八维宇宙是由费米子居住,物质可透过自旋四维空间转入费米子居住之八维,又可由八维转回四维,即玻色子可换成费米子,费米子可转换成玻色子。它们没有分别,我们之所以看到它们自旋不同只不过是我们局限于四维而看不到八维的一个假象。

超对称理论看似非常漂亮,但它完全没有被任何后续物理现实所证实。如果它确实存在,它必须与标准模型粒子竞争空间和时间交互,也就是说,标准模型粒子族的结构必须在某种程度上被扭曲。但是,我们没有看到任何形式的标准模型粒子族扭曲的结构出现。

不要怀疑这是一个民科的主意,或者这是一个野生鹅的野路子想法。这是世界上最先进国家、最厉害的学府、最绝顶聪明的一大群人的长达几十年的耗时费力的伟大工作!然而,在自由开放的环境中发展,它并没有在西方的物理社区被禁止。即使是他们在错误道路上奔驰老远了,我们还是要感谢他们的探索精神、感谢他们的开放思想。毕竟,我们学到了很多好的想法,也让我们学习了标准模型粒子族的结构。此外,它迫使我们去研究更重要的物理问题:宇宙的统一问题!

1,物理学的大统一理论

在电磁力、强作用力和弱作用力这三种力 (不包括重力)的变化和收敛情况看,然而,它们不相交于同一点,即没有统一,在左边看到图。通过添加S-粒子,对于三种力的计算能够相交,看到右边的图。这意味着超对称理论包含大统一理论(不包括重力)。

susy2

现在,我们知道,如果从大统一理论的角度看,标准模型是不完整的。

2,自然世界中的物理常数,是物理自然的吗?

在标准模型中,有很多自由的参数,需要人工加入和经验表示,也就是说,没有理论基础推导得到它们。最糟糕的是,许多参数(自然常数)需要非常精确的值。任何改变这些值,这个宇宙将变得不稳定和不能让生命存在其中,包括我们人类。这就是所谓的微调问题。(https://en.wikipedia.org/wiki/fine-tuning

现在,我们知道,如果从统一宇宙的角度,标准模型是不完整的。

但是,为什么呢?

可能有2个答案:

A,这种微调是由超级智能所设计的。所以,自然世界不再是自然,而是被神所统治。

B,这种微调的宇宙是由一个隐藏的领域所描述。然后,我们所看到的自然世界,只是整个宇宙世界的一小部分。因此,这种微调的问题也被称为自然问题。

参见:{ https://en.wikipedia.org/wiki/naturalness}

当然,我们以及大多数物理学家必须选择答案B

而我们知道,这个宇宙必须是自然的、统一的!

我们的64维空间中的前夸克理论,由于有更深层的结构描述,是一个超越超对称理论的物理学理论。从而,我们宣称,超对称理论SUSY已经死翘翘了!

正是:对称宇宙对称神,人神共乐禅意深,一旦魔镜被捅破,宇宙本源露真身!

《多元宇宙已经崩塌》

《多元宇宙已经崩塌》

李小坚 编译

目前存在有两个主流物理学无法解决的问题:

1,为什么宇宙是这样地存在着万物而不是什么都没有的虚空!参看:https://www.linkedin.com/pulse/try-again-part-4-why-something-rather-than-nothing-jeh-tween-gong

2,几乎所有的物理世界的自然常数都不能被主流物理理论推导得出。

因为存在以上两个大问题,从而,我们这个宇宙是否能被理解、是否能被描述就是一个大问号了。因此,很多人对我们这个宇宙感到非常的困惑迷茫。

一、现状:

的确!目前,我们这个物理世界的自然常数几乎都不能被主流物理理论推出。

2015年6月22日,乔治约翰逊(“纽约时报”的专栏作家)写了一篇文章,“人类存在的幸运数字”,其中就有粒子精细结构常数alpha:“阿尔法的数值似乎没有比一个彩票机随机吐出数字更具有可预测性:0.0072973525698。这是物理学的一个最大的谜团”;物理学家李察Feynman称,“一个神奇的数字,对我们人类如此陌生。”(见,http://www.nytimes.com/2015/06/23/science/humankinds-existentially-lucky-numbers.html?_r = 0)。

有些物理学家发明了多重宇宙的想法以回避(不是解决)这两个问题。在多元宇宙中,因为有无数的宇宙,由于随机因素,每个宇宙都有其自身的物理规律和自然常数,看到:https://en.wikipedia.org/wiki/multiverse。

因此,如果这个宇宙只是这样的一种可能性,它的自然常数的独特性只是一个偶然和随机的结果,不是设计和微调的结果。没有了微调的问题,就不会有任何智能设计的需要,也就是说,没有了宇宙是由谁和怎样创造的问题。随遇而安好了。

此外,如果这个宇宙的自然常数只是一个偶然,不需要计算。简单地说,自然常数是一组随机数而不能由理论推导得出。

于是,各种奇奇怪怪的理论出现了,其中一个物理学理论就是多元宇宙理论。

多元宇宙、多重宇宙或是平行宇宙指的都是一个理论上可能存在有有限或无限多宇宙的集合。包括了一切存在和可能存在的事物:各个宇宙具有不同的空间、时间、物质、能量以及描述它们的物理法则和物理常数

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多元宇宙或平行宇宙的概念,来自量子力学。因为量子力学有一个不确定性原理,就是量子状态的不确定性。在20世纪50年代,有的物理学家在观察量子的时候,发现每次观察的量子状态都不相同。而由于宇宙空间的所有物质都是由量子组成,所以这些科学家推测既然每个量子都有不同的状态,那么宇宙也有可能并不只是一个,而是由多个类似的宇宙组成。

2015年宇宙学家研究了利用普朗克宇宙飞船收集的数据制成的宇宙地图,地图显示,现在宇宙里仍能监测到138亿年前宇宙大爆炸的辐射,也就是宇宙微波辐射。

科学家们预测这种辐射应该是均匀分布的,然而,地图显示在南半部分天空更高的浓度以及神秘的“冷斑点”的存在,这些都无法利用现有的物理学来解释。

于是,多重宇宙理论又开始活跃。“在大多数模型里,如果产生了暴涨,就会产生多重宇宙。” 美国斯坦福大学的物理学家安德烈·林德(Andrei Linde)这样说道。

理论学家辩论称,在宇宙大爆炸的余波里,不同类型的宇宙已经存在,从我们熟悉的宇宙到具有完全不同物理特性的宇宙。“当涉及暴涨时,我们宇宙以外的其它宇宙将包裹我们——我们现在所看到的宇宙其实是暴涨停止之后残留下的印记。”于是有人声称:NASA科学家发现多重宇宙, 平行宇宙真实存在!

根据定义,在多元宇宙中的各个宇宙应该是分开的或是平行的,他们有不同的物理规律和自然常数。即使它们相互连接,它们之间也不存在任何的相互作用。因为没有物理定律来管理这两者之间的相互作用。如果有一个定律来管理这2套不同物理世界的相互作用,这两个不同的宇宙将统一成为一更高一级的宇宙。然后,相类同的宇宙将合并到最终宇宙。

因此,多元宇宙的概念是不可观测的,不可预测,因而无法证伪。

二、答案:

目前的现实情况表明,实际上就是主流毫无办法来解决以上最初的这两个问题(宇宙怎样创造和自然常数怎样推导)。因此,多元宇宙的概念至少可以避免无法解决以上两个物理问题所面临的尴尬。

多元宇宙真的存在吗?我们将批驳多元宇宙这样的理论!

首先,在以上两个原来主流认为不可解问题变为完全可解的情况下,多元宇宙不攻自破!我们其实可以用两步就证伪多元宇宙理论。

1,表明我们这个宇宙的自然常数是可以精确推导的。

我们的创新物理学,已经多次精确推导出:宏观宇宙的各个参数可见物质、暗物质、暗能量等,微观电子精细结构常数alpha,卡比博角,温伯格角等,也包括宇宙常数也是可以推导出来的。

2,证明我们这一宇宙中所产生的那些自然常数并不依赖于气泡,而是以非常自然、非常确定的方式产生自然常数。

这两个步骤可以做到吗?是的!请看http://prebabel.blogspot.com/2013/10/multiverse-bubbles-are-now-all-burst-by.html。

当我们这个宇宙的自然常数可以精确得出的时候,就不会有微调的问题了。这时,多元宇宙的基础已经彻底崩溃。

今天,大多数物理学家理性地放弃了多元宇宙。

正是:多元宇宙泡泡多,泡泡里面藏佛陀,一个泡泡一个样,随心随意随便作。

另外,在人择原理支持下,多元宇宙是由M弦理论的景观实现。人择原理:认为基本常数可能没有基本的物理原因,而是因为生命观念需要这样的宇宙。1987,史提芬温伯格所观察到的宇宙常数的值很小,论证了在一个更大的宇宙常数下生命是不可能产生的。为了实现这个想法,M弦论理论的提出就是人择原理的具体实现。(https://en.wikipedia.org/wiki/string_theory_landscape)

注: M弦论理论已经被我们批驳。人择原理,它是一个不同的问题。我们稍后再讨论。

 

《物理世界之终极理论》《创新物理学》之九

TOE (THEORY OF EVERYTHING)

李小坚  龚天任

一、引言

    我们的宇宙是一个自然的世界,自然世界包含了宇宙中所有的一切。自然世界至少可以用三个领域来描述,或者三个子世界:

(一)、物理学领域,或物理世界(P-WORLD)

(二)、生命领域,或生命世界(L-WORLD)

(三)、数学领域,或数学世界(M-WORLD)。

   因此,一个雄心勃勃的理想是建立一套理论(G-TOE)能够解释宇宙中的一切事物。而且,这个最终G-TOE必须以一个统一的方式解释宇宙的一切,因此,G-TOE包括解释以上这三个领域的一切的理论。即G-TOE={P-TOE,L-TOE,M-TOE}。然而,我们已经描述了物理、数学、生命这三个世界是拓扑同构。因此,最简单的方法是首先构建物理世界的最终理论,也就是,第一步构建物理领域的P-TOE。

 

二、物理世界的终极理论P-TOE

物理世界所发现的微观粒子之间仅存在四种相互作用力,它们是万有引力、电磁力、强相互作用力、弱相互作用力。宇宙间所有现象都可以用这四种作用力来解释。于是,人们期望有一个大统一理论,即试图建立同一组方程式来描述全部粒子和四种力的物理理论或模型。这样一种理论有时也称为终极理论,或万物之理,万有理论TOE。这仍然是物理学领域的P-TOE。

物理世界探索的道路有两条:一条是从最底层的经验总结与现象研究开始,自下而上的实证之路,这是现有的物理学所走过的道路;另一条道路是从最高端的设计开始,自上而下的理论推导,这是我们选择的物理学革命性的公理化之路。

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图1 TOE统一之路

三、主流物理的成就

17世纪,牛顿在研究宇宙行星运动规律时,把行星绕太阳、月球绕地球、太阳系绕银河的运动,以及地球上所有物体之间的吸引力统称为万有引力,并得到万有引力定律。19世纪后期,麦克斯韦成功地把现象和磁现象统一起来,指出了电力和磁力是本质上相同的力,并得到了著名的麦克斯韦方程组,证明了光及电磁波就是二者的统一表现。从20世纪开始对自然界各种不同的相互作用力:引力、电磁力、弱核力和强核力进行研究,探索如何将这4种力进一步统一。

3.1 两种长程力—引力和电磁力

引力——所有自旋为1/2物质粒子都能感受到这种力。它是由自旋为2、质量为零的引力子传递的。电磁力——只有带电粒子(P,e)之间才能发生这种力的作用,它是由于自旋为1、质量为零的虚光子传递的。经典理论需要引入引力子和虚光子作为传递力的粒子,而引力子和虚光子不能通过实验的方法探测到它们的存在,但确实产生了可以测量的效应,即引力和电磁力的存在。

3.2 两种短程力——弱核力和强核力

当物质粒子发射的传递力粒子具有一定的质量时,则不可能在大距离上产生交换效应,因此称为短程力。这种力只有在原子核内表现出来。

弱核力——造成放射性原子核或自由中子衰变的短程力,作用于所有物质粒子,而不作用于携带力的粒子。它是由自旋为l具有100Gev的质量的中间玻色子传递的。

强核力——在原子核内这种强大的吸引力束缚在一起。这种力是由自旋为1的胶子来传递的。

3.3电磁力、弱核力和强核力的统一

1967伦敦帝国学院的阿伯达斯·萨拉姆和哈佛的史蒂芬·温伯格提出了弱作用和电磁作用的统一理论后, 弱作用才被很好地理解。在温伯格——萨拉姆理论中,当能量远远超过100吉电子伏时,这三种新粒子和光子都以相似的行为方式行为。在此后的十几年里,在低能量下这个理论的其他预言和实验符合得这样好,以至于他们和哈佛的谢尔登格拉肖一起被授予1979年的物理诺贝尔奖。由此物理学家预言,在非常高的称之为大统一能量下,有可能3种传递力粒子,即虚光子、中间玻色子、胶子具有相同的行为和性质,而且不同的物质粒子也会基本上变成一样,这样就可将电磁力、弱核力和强核力这3种力统一为一种力。

这种大统一理论还没有包括无处不有无时不在的引力。因此,这是一种不完善的大统一理论。

3.4电磁力、弱核力和强核力与引力的统一

如果把引力作用和电磁作用力统一起来,就可打开这4种自然力统一的神秘大门。因此,爱因斯坦在他的晚年就致力于引力和电磁力的统一工作。把牛顿引力和麦克斯韦电磁力统一起来的传统思路是:必须证明麦克斯韦电磁力与引力一样,同样也是空间时间的某种几何性质的表现形式。于是有电磁场和引力场;电磁波,引力波;电荷,引力荷、引力子等等慨念。宇宙中所有的物质粒子均做变速运动故引力波充满了整个宇宙,同样引力场也充满整个宇宙。80年过去了,统一理论却没有成功。

经典物理学中的统一是从底而上发展的。当前主流物理理论包括:

(1)超对称理论

(2)超重力理论

(3)超弦理论

(4)冷暗物质模型

经典物理学的各部分内容就是总结各种不同运动形式的规律和理论。万事总有规律可寻,我们也相信一定可以通过一个大统一理论来对宇宙世界之万物进行阐述和解释。基于上面一个信念,对建立公理化物理科学有了信心。

四、创新物理、自上而下

我们曾经用公理化的方式表述了一个整体的意识总是保持自己,同时还要发展自己。整体的不可分割性是保持自己的基础,整体的不可分割性也是发展自己的创造过程的源泉。只有整体T的不可分割,整体才可以创造出什么东西——创造P1,P2,同时整体T保持不变。这种不可分割性在自然界出现无处不在。宇宙,生命,社会,生态,太极,物理,数学作为整体都具有这一特性。

因此,我们的《物理世界之创造法则–创新物理学之七》一文表述了宇宙的创造是从虚空的世界产生出来的。本文图1从左至右描述了宇宙创造的自上而下的过程。

4.1创造物理世界的时空和物质

创新物理给出了实时间和虚时间的相互作用,产生了时间、空间、物质。事实上,物理世界的时间创造过程是由方程零给出。这是在球体拓扑结构上打了一个穿透的孔。这个孔的一头在零点,另一头在无穷远处。这是一个从球体到面包圈的变换过程。因此,这个物理世界的拓扑结构是一个面包圈。

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

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

n1,n2,n3 取值范围:{1,2,3,4} 或{0,1,2,3}

由方程零和方程一的共同作用。产生空间和物质,并且,在时空中创造出以下事物:

1、自旋

产生自然常数(普朗克常数)

产生三等分角:产生电荷,产生质量

  产生前夸克G弦模型

2、产生卡比博角和温伯格角

3、产生三代夸克

4、产生空间

5、产生引力

以上问题我们在前面的系列文章已经讨论过。我们在这里展示这个新统一理论的两个关键问题:统一力的形式、统一力作用强度和范围。

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

F(统一力)= Kħ/(Δt×ΔS),………(方程2)

K是力耦合系数

于是有:ΔP= F×Δt=Kħ/ΔS

结论有:ΔP×ΔS= Kħ, 当K>=1,这就是不确定性原则。

从F(统一力)= Kħ/(Δt×ΔS)出发,

当取引力耦合系数:K(引力)= mM/a^2

F (引力) = (mM/a^2)( ħc/r^2) = K(引力系数) ( ħc/r^2)

                                                                          ………(方程3)

当取电荷力耦合系数:K(电荷力系数)=(1/2)*(k* q1 * q2)/q^2

F (电荷力) = k* q1 *q2/r^2 =K(电荷力系数)*(ħc/r^2)

                                                                            ………(方程4)

可见,引力与电荷力有统一的形式,符合统一力方程,只是它们的耦合系数K有所不同而已。

这就是我们推出的物理世界电荷力与引力的统一理论。

我们不是试图让这些力达到一样的程度,而是通过力的耦合系数建立一个统一的描述。我们相信以上4种力在各自的领域起作用。因此,我们将解决这个层次的问题:相比其它一切力,为什么引力是如此的弱 (The hierarchy problem)

公理一:以上各种力,具有各自支配(统治)的领域,没有一种力跨越其领域支配其它力。

然后,推论一:每个派生力有其自身的领域,并不优于其它所有领域。

它们的平等地位可以通过以下平衡方程达到。

即有:力平衡方程= {力支配者(1)×自治领域(1)}={力支配者(2)×自治领域(2)}={…}

也就是说有:{(E,电荷)x自治领域范围(e)= K(电荷力耦合系数)x电荷作用半径(电荷视窗尺寸)} = {(m,质量)x自治领域范围(引力)= K(引力耦合系数) x引力作用半径(整个宇宙尺寸)}

因此有:K(引力耦合系数) = {K(电荷力耦合系数)x电荷作用半径}/引力作用半径 = (10^-40)xK(电荷力耦合系数)

即,引力强度比电荷力强度弱10^-40倍,而引力作用的半径比电荷力作用半径高出10^40倍。

统一力方程试图统一描述所有的相互作用力,因此,而形成新的超统一理论。

4.2 创造永恒与数学世界

虚空中包含0与无穷,虚空没有时间约束,虚空代表永恒。

虚空的代数运算产生数学:

1,“0”—表示是整体的一部分。任何数除以“0”表示无穷也是整体的一部分。

2,因为“0”是不可分割的,但“+”加操作产生数字“+1”和“-1”。

3,按除法“/”与“×”乘法操作,创建所有有理数。例如,一分为二创建2和1 / 2。

4,通过“开方”的运算,创造了无理数(如2的平方根)。

5,冯诺依曼序数以“0” 为基数,导致数字的相互内含概念。

0 = 0

1 = { 0 }

2 = { 0,{ 0 } }

3 = { 0,{ 0 },{ 0,{ 0 } }

数学世界可以创造出一个数学系统,该系统有一个拓扑表示。如有一个穿透的洞,则该系统拓扑结构等价于一个面包圈。

定义一:如果系统T是一个不可分割的整体,则是一个自我。

也就是说,自我出现,可以成为第一个原则。

定理零:零是一个自我。

零的对称性可以被分解为(+A,-A),A为任何数。例如(+T,-T),它是正实时间和反时间;(+iT,-iT)正虚时间和反虚时间;或(+T,-T,+iT,-iT)这正是我们的物理世界的时间创建过程。

这个从零创建出来的时间结构,描述一个复杂的平面可以弯曲成一个球的时候,原点与无穷远联合成一个点(零),它是无穷大的球面上的穿透的孔。

这就是时间创造的过程,这是一个球体拓扑结构变成面包圈的转化过程。这个创造法则看到数学和物理学的统一。

上述创造过程还可以以另一种方式表示:

如果从虚无中创造出了一个1个能量(物质)于实时空,那么,在同一时间必须有-1个能量(物质)创建于反相时空中。此时虚空仍然是虚空,并且,物理世界的虚实时空也保持其零不变性。我们可以看到上述从虚无中的创造过程(无中生有)产生正物质的同时,在其对称伙伴产生反物质的过程形成一个拓扑面包圈结构。

创造法则1:如果A是由一个从无到有的创造过程,A必须是一个拓扑面包圈结构。

定理1:在虚无中有无限的自我。

定理2:用7个颜色而且仅用7种颜色,可以区分所有的拓扑面包圈。

定理3:如果一个系统可以用7个颜色而且仅用7个颜色描述,该系统必须是一个拓扑面包圈。

定理4:如果一个系统是一个拓扑面包圈,它是从虚无中创造。

推论一:物理世界前夸克系统拓扑环面是一个7色系统。因为它可以用7个颜色,而且只用7个颜色描述(3夸克的颜色,3代色和一个无色)。

以上定理和原则的表述,从数学上说明,物理世界的创造过程具有正确的数学基础和合理的逻辑机理。

4.3    创造生命世界

生命的本质是一个穿透孔的面包圈(出生到死亡)。

生命的运行也是一个面包圈结构:吸收外部物质能量,推动自身生存与发展,并排泄废物。

生命在时间中的发展,而时间向前移动如阿基米德的螺旋结构。这个过程将一个不可数无限变换为有限。这一过程也是一个面包圈结构。

这种时间螺旋形成过程实际上就是一个拓扑面包圈形成过程。这也是生命的拓扑形式。也就是说,每一个生命都是这样的一个时间机器。

这是生命的规律,物理学的法则,以及数学创造,它们是同构的。

五、物理世界的公理化理论

现代物理学是人类最伟大的成就,事实上,物理学的发展有四个步骤。

第一、收集资料,了解现象。

第二、寻找合适模式与数据最合适的方程—这些方程有变量和参数。

第三、寻找潜在的原因,找出动力学方程中的变量关系。

第四、寻找的基本方程框架下的参数,从一个公理系统得出相关参数。特别是自然存在的物理常数极其重要。

很显然,我们人类的思维是经典物理走过的从第一到第四步的过程,这是一个自下而上的历程。然而,自然世界的物理过程应该也必须从第四到第一的过程,因此,我们采用的思路是从公理到现象,即自上而下的方法。

在基督教的宇宙观中,上帝用了七天创造出宇宙万物。先有公理(words),然后有光,有天地万物,最后造人。中国的道教思想是:太初有道,道生一,一生二,二生三,三生万物。这个道也是一个公理。然而,真实的自然世界并没有设计委员会和指导委员会,自然世界创造出这个宇宙只用三个步骤(准备,准备好,走起),即从一个公理系统出发和没有预设或任何试错的初始条件,开始其历史演化。

因此,一个公理系统可以有演化、发展、进化过程,从上到下,从粗到细的动态发展历程。公理系统先有一个总体格局,预先选择的一些条件和模式(如PI,0,3,8,48,64),获得相关的参数(如,卡比博/温伯格角,alpha),然后给出时间结构,时空间方程,产生空间和物质(48个G弦),然后演化成可以检验的宇宙世界(Planck CMB data1, data2)。以及后续所有的物理事实,都是这个公理系统的必然后果。

这个公理系统将成为创新物理学的新模式。然后,在这个基础上,它必须得到所有已知的物理检验验证,最终成为物理学的终极理论。

因此,今天,我们有了一个新的模式,我们站在物理科学的转折点。这个创新模式将取代牛顿范式,将取代爱因斯坦模式,将取代霍金时间模式。

在这个公理化物理范式新范式中,除了模型之外,必要的参数匹配,还有严格的事实检验,构成一套严谨的学术体系。

这个公理化物理范式采用非常严格自律的认识论(理论和实践的关系)和方法论(自上而下的推演和后验检测)。从顶层公理出发推导出已知的物理学现象,而且,这些现象已经通过实验事实检验。即,如果我们不能测试它,那么我们就有没有办法知道它的完美妙用。

物理学创新将迎来一个很好的发展机会,大型强子对撞机的未来结果,可以帮助完成“最后的物理证据”的搜索。然后,物理学界终将走出迷雾和泥潭。因此,我们即将到来的新时代,需要一个新的认识论,新的方法论,创新物理学之终极理论P-TOE。

事实上,P-TOE将包含三个部分,P-TOE={NS,DP,AP}。

NS是物理世界的真实自然系统—其物理性质,在人类存在之前就存在,或者说,无论人类存在与否,NS必然存在。

DP人类已经发现和创立的经验物理学—人类试图理解自然的物理学知识系统。

事实上,DP有五部分:

1定律(LawS)—在它们的定义域中,它们总是正确的。

2原理(PrincipleS)—它们应该是正确的,在其所有领域。

3自然常数(Constants)—它们必须是普遍存在的客观不变要素,因为它们是衡量宇宙构建的规则的衡量尺度。

4理论(Theory)—人类尝试性总结、设计和构想的模型。

5测试数据(DATA)—人类尝试来验证理论所收集的证据。

前面三个部分(定律、原理和自然常数),自然常数是最为重要的客观事实,自然常数是构建宇宙的测量标尺。也就是说,他们应该是普遍的,客观的,自然的。所以,当人类发现它们后,应该将它们放置到NS。

AP是公理化物理学,可以将NS中的任何要素,以及DP中1至4部分的内容,均可以作为AP的基础,但AP更为自由。AP还可以选择假想的、任意的前提条件建立公理系统。如果期望它是正确的,根据公理规则,它必须有自己内在的真相验证机制。因此,即使没有进一步的测试数据,AP仍然可以作为一个公理系统的一部分。请注意,这个AP是物理终极理论的一部分,这是公理系统与DP的一大区别。

那么,构建这AP需要什么样的知识?首先要有信念、理念,然后开始是自然常数。在许多自然常数之中,选择什么样的自然常数作为基础?引力常数似乎不是一个真正的常数,但在时间上的发展它可能不是本质的常数。由于自然界的常数是这个宇宙的测量尺,只有一个或几个真正的自然常数。现在确认的有普朗克常数H和C。除此之外,还有电子e,及alpha。

1。C(光速)产生一个事件视界,即保证一个因果宇宙。

2。H(普朗克常数)是一种先天的角动量,产生的物质和能量。

3。电子(电荷e)是由C、H构成的第一层保险锁,产生最大的观景窗,我们的宇宙观。

我们将选择的α(电子的精细结构常数),因为这是NS最重要的自然常数,它决定这自然世界的结构:

α= e^ 2 / CH

事实上,这是由三个自然常数,电子(电荷)、C(光速)和H(普朗克常数)构成的。也就是说,这三个自然常数构成自然世界的第二道保险锁。如果一个改变,那么,另一个(至少)或两者都必须改变。这种锁定机制决定有一个内部层次结构。

因此,选择alpha(精细结构常数)作为种子公理。宇宙结构被锁定了,自然物理也被锁定了,这是一个双保险锁。

1,    时间被定义和被C(光速)锁定;

2,    空间被定义和被C(光速)和H(普朗克常数)锁定。

3,    电荷被自然常数C(光速)和H(普朗克常数)锁定。

4,    质量也已定义被C(光速)和H(普朗克常数)锁定。

5,    自然物理系统结构确定地被alpha中的三个自然常数(e,C和H)锁定。

自然世界的基本维度(空间、时间和质量)被以上交叉检查与锁定之后的推论—它可以递归定义所有参数。

也就是说,当我们知道了时间和空间的公理化定义,质量也被公理化定义。从而,我们可以定义宇宙所有的参数。

而alpha本身必须来自于NS自然物理的本质核心。也就是说,必须从公理物理学中推导出来,必须能够用于其它物理参数计算。

有人评论说在这个“公理系统”中,对空间和时间的公理化定义以及质量的公理化定义没有其它物理事实支持。但我们知道,我们所有的后续推论及后果,都被自然世界客观事实所证实。只有当建立的公理系统与已知的自然物理不匹配时,我们就应该修改我们的公理化定义。

 

六、终极理论、万有理论

物理世界的终极理论P-TOE,是从虚空中产生:

这个虚空世界的定义是永恒和不变。从永恒不变中产生时间的定义是一个4-维时间锥面(+T,-T,+i T,-iT)。这个时间定义是将时间的永恒性得以保持的唯一方法。即在每一个T(时间箭头)是正时间和负时间抵消,正虚时间被负虚时间抵消;然后,定义出了一个时空N方程:

N= (i ^n1, i ^n2,i^n3) ,

该时空的内积: N^2={+3,-3,+1,-1}有4个实数值。

而方程0 即给出了时间、空间、物质粒子的关系:

Delta S (空间) = (i ^n1, i^n2, i^n3) C delta T= N C delta T 

{n1, n2, n3}的取值(1,2,3,4)或(0,1,2,3),C是光速,T是实时间(不是虚时间)。公式1产生64个维度。

然而,N的内积N^2有四个值{+ /- 3,+/-1},这将这64个维度分为2组。

第一组,48个维度作为物质(24物质和24反物质)。

第二组,16个维度作为能量(暗能量,时空)。

   所以,宇宙永恒的本质机理是通过产生4-维度时间保持永恒而存在。

 然后,这个永恒的本质的表现形式通过产生48个标准模型的基本粒子表现。

   并且,对虚空中创造物理世界的另一种表达形式是时间的不变性。这也是自然规律的根本表达。事实上,通过淘气精灵游戏,我们再次看到,虚空能够以随机的方式在无时间尺度的虚空产生48个标准模型类似的基本粒子。

   然而,公式0定义了{delta S}与{delta T}的关系,这不仅是空间距离,而且是对空间和时间的量子化。

  注:在当前主流物理中,量子定律是在连续时空中观测理论,空间和时间都没有被量子化。

然后,在这永恒的宇宙中的另外16个维度的暗能量在起什么作用呢?

就是它驱动放在你桌上的百事可乐在时间维度的(加速)运动:你桌上看似静止不动的百事可乐和地球在时间维度相互作用,从{在这里,现在}到{在这里,未来}。这种移动万物从过去到现在,从现在到明天的宇宙驱动力,我们称之为(量子引力)表示为:

     F (统一力) = K ħ/ (deltaS x delta T) 

K是耦合常数。

   公式1产生SM基本粒子。公式2是关于暗能量产生的驱动力或统一力。他们两一起合作产生量子引力。

方程0中的48 SM费米子表示为G弦理论。在这个G弦理论语言表达中,必须有两个类型的G弦粒子(正G弦粒子和反G弦粒子)。也就是,在基本粒子层表达了物质和反物质,它们是相互纠缠的,不能完全表达为镜像对称关系,而是相互依存、相互合作关系。因此,重子产生问题解决了。

  我们计算暗物质和暗能量时看到,反物质不但没有消失,而且仍然在这个宇宙结构中起作用,反物质连同第二代物质和第三代物质,必须显现为暗物质D,D=25.9%。同时,暗能量就是时间、空间和部分暗物质转化而来的暗能量总和,DE=69.2%。我们的计算结果已经被普朗克CMB数据1观测证实了的结果。显然,这一创新物理学AP与当前主流物理学DP是完全不同的。

DP不能解决{宇宙为什么是这样,而不是虚无?}。

AP定义的时间之箭是4-维时间结构(包括虚时间)的表达,确保每一个T其实是永恒的。

DP的时空是连续性的一个几何点。AP时间和空间是量子化的(ΔT和ΔS)。

DP中夸克和轻子是DP的底层结构。在AP中,夸克和轻子与G弦语言都是宇宙永恒和永恒性的描述。

然而,这一创新物理学有效性,可以通过解决目前所有主流物理学无法回答的问题能力加以验证。下面是一个详尽的列表。

1,产生自然常数{ 卡毕博角,温伯格角,ALPHA,等}

2,产生标准模型的粒子族

3,统一力方程(包括引力、电荷力)

F(统一力)= Kħ/(ΔP XΔT)

4,导出量子原理,ΔP XΔT>=ħ

5, 给出重子产生,

6, 解决层次问题,

7,计算了暗物质和暗能量及可见物质,普朗克数据1,数据2

8,产生生命种子,无论是质子和中子的G弦描述表明它们可以构成图灵计算机,它们是生命的种子。

9,给出算术与数学世界。

10,量子自旋看到宇宙的正反两面。

这些差异更详细的说明参见博文{大鸿沟}:http://prebabel.blogspot.com/2013/12/the-great-divide_1900.html

以及参见博文{大辨论}:

https://tienzengong.wordpress.com/

 

七、结束语

   我们已经基本描述了创新物理学的基本内容。可以将这九篇文章集结为一册《创新物理学》底稿。我们下一步阐述这个公理物理学和其它学科交叉发展的内容,包括和古代中国哲学和方法论:太极和易经的关系,语言学,经济学,数学和生命科学等方面的工作,我们称之为《跨界物理学》。在具体技术层面,我们有时间机器,智能机器,人工生命,万能语言机器人,信息物理系统(Cyber Physical Systems)技术与实现,权且称之为《万能物理学》。

我们的真诚工作和无私贡献,希望这将是对所有物理科学工作者的鞭策和激励。

 

参考文献

 

1 Super Unified Theory (Library of Congress Catalog Cardnumber 84-90325)

2 Truth, Faith, and Life (Library of Congress CatalogCard number 90-092907)

TheDivine Constitution(Library of Congress Catalog Card number91-90780)

4http://prebabel.blogspot.com/2012/04/lhc-end-of-old-physics-epistemology.html

5http://prebabel.blogspot.com/2013/12/the-great-divide_1900.html

6.https://tienzengong.wordpress.com/THE GREAT VINDICATIONS

7.https://tienzengong.wordpress.com/2016/01/18/the-final-toe-theory-of-everything/

 

 

《物理世界之重子产生》 《创新物理学》之八

李小坚  龚天任                                     

一、重子产生,打开宇宙奥秘的钥匙

现代基础物理的一个重要里程碑是标准模型的建立,该模型是粒子物理学所发现的物质世界中形形色色的各类粒子的经验总结。随着标准模型理论逐步完善,但仍有许多令人困扰的谜团。物理学界对以下问题还没有完美的答案,指明物理学界需要创新物理模型:

1.什么是暗物质?

2.宇宙膨胀的机理是什么?

3.什么机制导致了早期产生的星系及其结构?

4.什么是导致正物质对反物质支配的机制?

5.中微子质量的正确理论是什么?

6.如何解释例如希格斯质量和宇宙学常数的微调?

7.四种力量和物质是如何统一的?

8.时空的小尺度结构是什么?

9.时空的大尺度结构是什么?

10.如何解释宇宙的存在?

但是,如果我们能解决一些关键问题,所有其他问题都会迎刃而解,而这关键问题之一就是重子产生。

 二、正物质和反物质

那么,我们从重子产生的问题开始,然后回到全面总结,形成最终理论。

在现代粒子物理学标准模型理论中,重子是指由三个夸克组成的复合粒子。所以重子不是基本粒子。最常见的重子有组成日常物质原子核质子中子。规定重子的重子数为 +1,反重子的重子数为 -1,其它粒子如轻子介子规范玻色子的重子数为 0。

在G弦理论中,一个G弦G(r,h,b),r表示红色位,h表示黄色位,b表示蓝色位,用A,V在三个色位的出现表述。A带1/3e电荷,称之为角子,V带零电荷称之为空子。标准模型的8个基本粒子可以表示为:

String 1 =(V,A,A1)= {第一,红,2 / 3,½ħ} =红上夸克。

String 2 =(A,V,A1)= {第一,黄,2 / 3,½ħ} =黄上夸克。

String 3 =(A,A,V 1)= {第一,蓝,2 / 3,½ħ} =蓝夸克。

String 4 =(A,V,V 1)= {第一,红,1 / 3,½ħ} =红反下夸克。

String 5 =(V,A,V 1)= {第一,黄,1 / 3,½ħ} =黄反下夸克。

String 6 =(V,V,A1)= {第一,蓝,1 / 3,½ħ} =蓝色反下夸克。

String 7 =(A,A,A1)= {第一,无色,1 E,½ħ} =正电子。

String 8 =(V、V、V 1)= {第一,无色,0 E,½ħ} =正电子中微子。

显然,这八个G弦还无法产生质子和中子。即,自然需要相反的G弦。而将以上G弦取负号,即下面就是8个反G弦。

String 9 = –(V,A,A1)= {第一,红,2 / 3,½ħ} =红色反上夸克。

String 10 = –(A,V,A1)= {第一,黄,2 / 3,½ħ} =黄色反上夸克。

String 11 = –(A,A,V 1)= {第一,蓝,2 /3,½ħ} =蓝色反上夸克。

String 12 = –(A,V,V 1)= {第一,红,1 / 3,½ħ} =红下夸克。

String 13 = –(V,A,V 1)= {第一,黄,1 / 3,½ħ} =黄色下夸克。

String 14 = –(V,V,A1)= {第一,蓝,1 / 3,½ħ} =蓝下夸克。

String 15 = –(A,A,A1)= {第一,无色,1 E,½ħ} =电子。

String 16 = –(V、V、V 1)= {第一,无色,0 E,½ħ} =电子中微子。

G弦中的第一表示它们是第一代的基本粒子。G弦理论可以用A,V在三个色位上可以产生8个可区分的同类型的G弦。一代有正和负共16个G弦。有两点要说明:

1、G弦正负似乎是完全的“镜”像对称。这是在构建物质世界的重子过程中需要有正的G弦和负的反G弦。正物质和反物质未必完全的对称,也就是说,反物质是正物质必要的合作伙伴,同时并存于现实物理世界。如,有无数的夸克和反夸克在质子中同时并存。物质和反物质在这个G弦表达中相互纠缠。

2、为了形成一个质子那样的复合粒子–重子,我们需要“16”个G弦粒子为“一代”。如果还存在第二代重子物质,也就是说,第二代的G弦也必须产生“16”个G弦(也含物质/反物质)。同样可以产生第三代16个G弦。表面上看,如果有需要,还可以产生第四代,第五代。但是,G弦理论只容许一共3代16×3=48个G弦存在。因此,Neff= 48 / 16 = 3。

三、基本粒子的三位一体、三代分层

    今天,理论物理学中有一个重要问题。宇宙到底有多少种类的物质粒子,一个类型的粒子到底又有多少不同粒子?虽然目前发现的只有三代的基本粒子。从宇宙学中,科学家观测到氦是宇宙大爆炸中最丰富的核合成元素,因此,它的数量可以较为精确地测量到。所观察到的数据表明,最多可能有四代的基本粒子。从粒子物理学,所能生产的W和Z玻色子数量最多,其衰变的路径可以被观察和衰减率可以很精确地测量到。今天,所观察到的数据几乎排除了第四代粒子的可能性。标准模型SM表述了24个基本粒子及其关系,但并没有提供一个理论框架很好地说明。幸运的是,这些三代夸克的产生是由两个独立的研究予以肯定。为什么有这个三代分层现象呢?

事实上,从我们《物理世界之创造法则》一文定义的时空几何中,由方程0得出可以产生64个子空间。利用方程1从理论上可以推导出只有48的空间可以表现为粒子。所以,基本粒子数共有48个。24个是正粒子,24个是反粒子。因为,GM前夸克模型将空间三等分构成三个席位并赋予这三个席位以红、黄、绿三个位置颜色,用A与V在这三个席位上的出现来表达和区分这8个基本粒子作为第一代基本粒子:2轻子,6个夸克。从而有基本粒子在空间上的三位一体化G弦描述。

前夸克色动力学又将一个时间单元的三等分可以产生三种颜色的三代粒子:6个轻子分为三代,每代2个轻子;18个夸克除以3等于6个一代个夸克,正好分成(1,2,3)三代;24个基本粒子除以3等于8个一代基本粒子,正好分成(1,2,3)三代基本粒子。因此,正好每代8个基本粒子,一共24个正基本粒子。同时,我们必须用同样的方法面对另外24个反粒子。因此,Neff=6/2=18/6=24/8 =48/16=3。

这种在空间和时间的三分方案,用三原色表达,任何一个颜色与另外两个颜色互补,形成颜色周期性互补。这样,只有三代的粒子可以永远存在,这很简单,如(1,2,3),或(1,2,(1,2)),或(1,(1,3),3),或((2,3),2,3),三代周期循环,不多也不少。这种基本粒子在空间上的三分和时间三分并分别用三原色理论描述,体现出GM模型的自然对称美感。同时,三原色理论的互补性、周期性和自恰性保证第四代基本粒子没有存在的空间。

因此,夸克颜色必须是一个理论结果,而不是现象学结果。

四、重子产生,暗物质就在身边

在宇宙的大爆炸起源中,正物质和反物质同时等量产生,并且宇宙处于热平衡状态,那么由CPT定理可知重子数的平均值将保持为零。也就是说宇宙从零中产生,如果保持热平衡状态,宇宙依然总体为零。

重子数是一个相加性量子数。在粒子物理学中,反应前后各粒子的重子数之和等于反应之后各粒子的重子数之和,这就是重子数守恒定律。

重子数守恒定律对于强相互作用弱相互作用电磁相互作用都是成立的,违反重子数守恒定律的反应是严格禁止的。重子数真的是不能消灭的吗?如中子和质子的衰变不可能吗?

但在宇宙的演化过程中,重子数是如何产生的?现在所看到的物理世界,正物质明显占优势,反物质哪里去了,这是粒子物理学和宇宙学至今仍未解决的重大前沿问题。

我们在《物理世界中的暗物质暗能量之谜》一文的计算中指出,反物质还在这个宇宙中,但我们看不见。第二代、第三代基本粒子也存在于这个宇宙中,我们还是看不见。他们构成了今天的暗物质。

谁能告诉我们,暗物质具体藏在什么地方吗?

我们告诉你,暗物质就在我们身边。但是,你肯定还不能相信。

如果把正物质和反物质的定义,再降低一个物理世界的层次看,在夸克的下一层的模型描述中,正如我们的前夸克理论定义的48个G弦中,全部正物质世界就是24个正粒子,反物质就是24个反粒子。如果它们一起构建了我们这个宇宙,并保持平衡,那么正物质和反物质就同时存在于我们的物质世界中。

看看质子和中子的结构:质子和中子是由三个夸克组成的三位一体结构,而夸克又是由A,V组成的空间三位一体结构。因此,质子和中子是一个九宫格结构。如下图: GMProtonNutron
质子结构中包含了一个GM反粒子,中子结构中包含了2个GM反粒子。因此,我们将反粒子定义为反物质,你就知道反物质在哪里了。而质子和中子构成这个物理世界的基本构建要素,这也是构成你我身体物质的基本要素。没错!原来反物质真的就在我们身边,而且就存在于我们的身体里。

那么,第二代、第三代基本粒子存在什么地方呢?

由于GM将时间元素三分产生三代基本粒子,含有实时间和虚时间的时间量子其结构也是一个微小的面包圈。将此面包圈三分产生三代基本粒子,它们同时并存于时空结构中。我们在实时间里看到了第一代基本粒子,但你看不到第二代、第三代基本粒子,因为你不能实现自旋1/2。如果你能实现自旋1/2,那么,保证你能看到第二代、第三代基本粒子。所以,第二代、第三代基本粒子也就在我们身边。

我们可以肯定地说:在前夸克描述中,物理世界仍然将保持电荷不变性,CP不变性,以及CPT不变性,但是以另外的方式表述。

五、理论检验法则

现在纯理论的学说可以凭空杜撰出一些貌似科学的概念,用一些简单的“因为,所以”形成一套理论,然后说上一百遍,一千遍,一万遍,然后,一定会有人相信。我们的理论是这样的骗人的把戏吗?

一个理论(TA)有一套前提条件以及预测(PA)和后果(CA),并有一组已知的物理事实作为验证(PF),PF包括,高度认可的经验或已经被实证的现象学理论的支持。

是不是骗人,关键看该理论有无一组已知的物理事实作为验证和支持。

理论法则1:如果一个理论TA,其PA在可预见的将来无法达到,但其CA可以包含PF,那么该TA就被认为是正确的。

有了这个定律,G弦理论可以认为是正确的。而M弦理论呢?如果它可以“复制”的标准模型的基本特征,这就是现象学理论证明。M弦理论可以复制吗?

M弦理论可以“准确”制造48个基本粒子,2×(18夸克+6轻子)吗?如果能预测更多的话,那将是一个额外的奖励,当然也需要更多的事实和现象学理论支持。但是,G弦理论精确地推导出这48个基本粒子。

M弦理论可以推出Neff=3吗?M弦理论允许Neff > 3超对称子系统。而G弦理论精确地推导出一代16个基本粒子,清楚地描述48个基本粒子的三代表述。

让我们把上面问题表述更简单明了。如果M理论可以明确确定一个M弦X = {一代,红色,2 / 3,½ħ)=红上夸克,然后M理论必须是正确的。

我们还应该给M理论的一个机会。现有PF子集{alpha(电子精细结构常数),卡比博角和温伯格角,等},如果M弦理论能从理论上推导出这些PF “常数”,那么它就必须是正确的。

反过来,如果一个理论既没有可证明的预测PA,又没有与之相应的PF验证,那么,这样的理论是一种自话自说的“自由理论”。那就只有等待PF出现的时机,如果,等待了20至80年,以及1000以上,以致10000以上的科学家辛勤努力工作,仍然找不到支持的事实。那么,这个理论就该收场了。我们把这个大概率事情表述成理论法则2.

理论法则2. 一个理论TA,在20年以上的时间里,有大于1000科学家,进行过没有任何物理约束的探索,仍然没有合理的PF,那么,该理论必然是前提条件不合适,或者该TA为错。

这个理论法则的有效性在概率上是有保障的,这也是大数据法则之一。当一个纯理论建构不能与某个众所周知的和被证明的物理事实联系的时候,它就不能有任何现实价值,从而可以不考虑它的正确性。

M弦理论,在推出45年后,成千上万的科学家的自由漫游和没有任何物理约束的探索,物理界还是没有获得更多的事实来支持。如此大的努力,仍然未发现隐藏的PF,因此,M弦理论要成功的概率是非常小的。因此,理论法则2指出,M弦理论要不是前提条件不合适的话,或者根本就是错的。

理论法则3.如果所有已知的PF集合,能被TA1所包含,而 TA2的解释无法覆盖所有相同的PF(或只是包含了一部分),那么TA1 是真,TA2是假。

在我们的系列文章中,我们已经表明,G弦理论能够解释所有已知的PF。

然而,M理论不可能通过3个理论法则的“测试”,是一个缺乏可检验的预测和没有事实支持的自由理论。虽然它看起来还不错,那也只能是人类受自然限制的能力所犯的“愚蠢”错误,无关乎物理世界之自然的伟大。

而G弦理论是一个公理系统。在它的公理基础的前提条件可以不包含已知的物理,无论是理论物理,如量子原理或是广义相对论,也没有任何实验数据需要,只要选取合适的参数,如3,8,24,48,64,Pi等。然而, G弦理论可以预测产生的直接后果:如标准模型粒子族,普朗克的暗物质和暗能量的数据,标准模型常数之间的精准的神秘关系。该理论不仅自圆其说,其结果与实验测得的数据的比对和匹配的程度高度一致。其实该理论也不是凭空假想,而是有着深厚的物理学、数学功底和哲学高度的思维,的确是在求解复杂薛定谔方程的过程中,引入虚时间等慨念而获得思维的突破。而且,30年来的不断努力,才有今天的GM模型。

因此,根据理论法则1-3,我们相信这一理论是正确的,是站得住脚的,是经得起考验和挑战的。

六、一个十重门的检验.

一个理论是否成立,除了用以上理论法则外,还有一个奥卡姆剃刀检验原则,看它与现有事实有多少矛盾的地方。我们建立的GM就如同万能钥匙能够通过十重紧锁着的大门,可以达到物理世界自然美的“秘密”宝库。

1重紧锁门:48个物质粒子的标准模型已经建立,但现在没有完美的理论基础进行阐述。这个是在第一重紧锁着的门后面的秘密。

芝麻开门1:本文第一第二部分说明了,G弦是标准模型粒子最佳描述和说明。参见:

http://prebabel.blogspot.com/2013/06/g-string-final-nail-seals-higgs-coffin.html)。

2重紧锁门:有许多的耦合常数,如alphaα,Neff=3和一些自由参数,如卡比博角和温伯格角。没有理论基础能够计算出来。这些是在二重门的背后秘密。

芝麻开门2:对于Cabibbo角计算,温伯格角,精细结构常数α,我们已经表述过三遍了。如果还想更详细了解,参见:

http://prebabel.blogspot.com/2012/03/lhc-and-knowledge-based-phyiscs.html

3重紧锁门:暗物质/可见物质的比= 5.3526,是观测的结果。其必然性的理论计算基础是什么?这是第三重门背后的一个秘密。

芝麻开门3:我们已经表述为《物理世界中的暗物质暗能量之谜》,如果你感觉不过瘾,参见:

http://prebabel.blogspot.com/2013/08/dark-matter-mystery-no-more-part-2.html)”。

 

4重紧锁门:量子原理和相对论是不相容的。如何才能兼容?这个问题还包括引力的统一。这个秘密是在第四重锁着的门后面。

芝麻开门4:我们已经表述为《物理世界之引力产生》,或参见:

http://prebabel.blogspot.com/2012/09/quantum-algebra-and-axiomatic-physics.html)”。

 

5重紧锁门:“电荷”的理论基础是什么?质量的理论基础是什么?(电荷,质量相互作用等等)?这个是第五重紧锁着的门后面的秘密。

芝麻开门5:我们已经表述为《物理世界之引力产生》,不够清楚的或可参见:

http://prebabel.blogspot.com/2012/04/axiomatic-physics-final-physics.html)”。

 

6重紧锁门:宇宙正在加速膨胀。是什么力驱动宇宙加速膨胀。这是第六重紧锁着的门背后的秘密。

芝麻开门6:我们已经表述为《 物理世界之引力产生》,空间量子化与时间量子化,以及统一力驱动,或参见:

http://prebabel.blogspot.com/2012/05/acceleration-of-expanding-universe.html)”。

 

7重紧锁门:中微子振荡。如何获得能量?这是第七重紧锁着的门背后的秘密。

芝麻开门7:参见:

http://prebabel.blogspot.com/2011/10/neutrino-oscillation-mystery-no-more.html)”。

 

8重紧锁门:自然有三个部分:物质世界(地球、太阳、星系等,不包括生命),生命系统、数学系统,这三个部分有三个分开的规律,或者它们是一组统一的规律?注:生命系统至少有2个不同的特点:一、生命过程(繁殖和新陈代谢)需要一个计算装置。二、个性与不可分割性。这两者是物理学定律所产生的吗?或者是生命如何诞生和发展?这些是是第八重紧锁着的门后面的秘密。

芝麻开门8:我们已经表述为《物理世界产生生命》《物理世界产生智能和意识》,不够清楚的或可参见:

https://tienzengong.wordpress.com/2013/09/02/key-mission-of-life/

https://tienzengong.wordpress.com/2013/09/02/is-the-modeler-the-model)。

9重紧锁门:什么是时间和空间?他们是如何产生的?为何出现ħ(普朗克常数)?这是同样的问题。这是第九重紧锁着的门后的秘密。

芝麻开门9:我们已经表述为《物理世界之创造法则》,不够清楚的或可参见:

http://prebabel.blogspot.com/2012/04/origin-of-time-breaking-of-perfect.html

http://prebabel.blogspot.com/2012/04/origin-of-spatial-dimensions-and.html)。

10重紧锁门:TOE主密钥测试。主钥匙是以上九门的钥匙,还是以上九重门有完全不同的钥匙?如果主钥匙不是万能钥匙,这第十重紧锁的门就不能打开了。

芝麻开门10:这是一个完整的理论体系,是一把打开以上十重门的万能钥匙。下一篇文章介绍这个TOE

 

 

参考文献:

1Jeh-Tween Gong,  Super Unified Theory , US copyright TX 1–323–231,  1984
2. Tienzen (Jeh-Tween) Gong,Truth, Faith, and Life , Adams Press, Chicago. 1990, ISBN 0-916713-04-0

3. Tienzen (Jeh-Tween) Gong, The Divine Constitution, Adams Press, Chicago. 1991, ISBN 0-916713-05-9

4.http://prebabel.blogspot.com/2013/06/g-string-final-nail-seals-higgs-coffin.html 

5http://blog.vixra.org/2013/11/26/fundamental-physics-2013-what-is-the-big-picture/

6.http://prebabel.blogspot.com/2012/03/lhc-and-knowledge-based-phyiscs.html

7.http://prebabel.blogspot.com/2013/08/dark-matter-mystery-no-more-part-2.html

8.http://prebabel.blogspot.com/2012/09/quantum-algebra-and-axiomatic-physics.html

9.http://prebabel.blogspot.com/2012/04/axiomatic-physics-final-physics.html

10.http://prebabel.blogspot.com/2012/05/acceleration-of-expanding-universe.html

11.http://prebabel.blogspot.com/2011/10/neutrino-oscillation-mystery-no-more.html

12. https://tienzengong.wordpress.com/2013/09/02/key-mission-of-life/

13.https://tienzengong.wordpress.com/2013/09/02/is-the-modeler-the-model
14.http://prebabel.blogspot.com/2012/04/origin-of-time-breaking-of-perfect.html

15.http://prebabel.blogspot.com/2012/04/origin-of-spatial-dimensions-and.htm

 

《物理世界之创造法则 》《创新物理学》之七

李小坚  龚天任

 

一、永恒的世界,不朽的传奇

宇宙产生于大爆炸,宇宙是有限的,宇宙已经运行了大约140亿年。这是大家都已经基本相信了的宇宙知识。但总有人问宇宙诞生之前和宇宙世界之外是什么样的世界。有人建立“随机涨落”的情景试着去说明在大爆炸之前状况。但它仍然没有解决最根本的问题:为什么我们的宇宙是如此这般,而不是什么都没有的虚无空灵?

我们曾经给出了一个宇宙创世的现代神话故事:“太初有道生虚空,混沌无物创世穷,砰然一声从零始,百四亿年今成功。”前两句就是描述宇宙诞生之前的情景。那是一个虚空(Nothingness)世界,一个没有时间的永恒世界,一个具有无穷可能性的世界,一个同时包含零与无穷大的世界。对此,我们也给出了数学定义。但虚空世界的运行规律及其内涵是什么?

二、创世之本,宇宙之初

    爱因斯坦的狭义相对论的第一个假设,自然法则必须在宇宙的所有点上都有相同的力学公式。因此,宇宙中的点与点的区别并不是由自然规律所导致的,而是由局部条件造成的。

  在宇宙之初,局部条件是唯一的初始条件。但是,这个唯一的初始条件可以是从一组(或无限)可能的初始条件中的一个选择。因此,可以有以下几个可能的初始条件。

    初始条件1. 如果只有一个可能的初始条件,那么所有的自然法则都必须从这一个条件中产生出来。在这一初始条件中,可选方案是零。

    初始条件2. 如果有许多可能的初始条件,那么自然规律可以是或可以独立于任何特定的初始条件。在这些初始条件中,可选条件很多,也许是无限的。

初始条件3. 如果初始条件可以被一个的过程,或是任何的变化过程所淹没消除,如膨胀爆炸或是随机涨落,或是聚集成为黑洞,初始条件迅速失去记忆,或是已经发散至无穷,最终表现是混沌混乱的,那么任何初始条件的差异都不存在了,如条件1与条件2的差别也消失了。

初始条件4. 如果在创建之初的初始条件不能用任何方法清除或掩盖,那么创世当初的初始条件必须同时导致现在的现实自然规律和我们目前的宇宙的边界条件一致。

如果我们能证明上述某类初始条件就是唯一的初始条件,那么就找到了答案。不难发现,初始条件4是最有可能的初始条件。此外,初始条件1和初始条件4其实是同构。

我们的初始条件选择的原则是时间不变性。如果我们能证明有一个过程,不能通过各种手段有所改变,那么,这个过程是一个永恒的过程。如果有这样一个永恒性过程的存在,其他所有的情况(初始条件2,和初始条件3)必须排除。

然而,“永恒”是什么?永恒意味着没有时间约束,永远不变。虚空是不可变的永恒?这篇文章将讨论以下这两点。

1.虚空是不可变的、永恒的。

2.将虚空变换到物理世界的过程产生自然常数和标准模型粒子族。

现实宇宙的一切,产生于虚空。正是“砰然一声从零始”的大爆炸。其结果将指向一个在永恒世界中的零和无限的统一特性。而且。这个特性将遗传至我们现实世界中。

三、清虚空“零”、混沌“无限”的对称

    完美对称是一分为二,两边完全一样,无法区别。非完全对称的合作伙伴不需要是相同的。作为一个圆形的光盘,它有一个沿其中心轴线的完美对称。现在,如果我们把一个非常小的一块从磁盘的边缘切下来,这个小部分打破了它的对称性,它是那个残缺的磁盘的一个对称的合作伙伴。它们两部分合在一起形成一个对称,他们互为对方的对称伙伴。零和无穷也是一个对称。这种零与无限的对称是永恒和不朽的定义。这一点是明确描述在《神圣宪章》 (The Divine Constitution, ISBN 9780916713065)的第四章。我们现在引用了几段。

   “数学家告诉我们,零是无穷的逆,反之亦然。所以,在数学中,确实是零和无限之间的关系是一种对称关系。但0和无穷它们是不一样的数…”

“对于空间任何的两点A和B,从点A到点B的距离通常不等于从点B到点A的距离。这虽然似乎违背了欧氏几何,但欧氏几何是一个非常粗略的近似几何宇宙…。例如,只要看看你的手表,一点钟是A,十二点钟是B,从A到B顺时针走是十一个小时的距离。然后,从B到A顺时针走只是一个小时的距离。再次,如果我们将A移到B的位置,AB虽然重叠一起,然而A到B的距离将等于12个小时,B到A的距离是零。如果我们的手表的半径增加到无穷大,那么,从指针尽头的A到B的距离是一个无穷大,而B到A的距离仍然是零。”

在上面的例子中,A,B差异是由时间的方向引起的,时间不能倒流,至少我们不知道怎样让时间倒流。但是,如果方向可以被逆转,则无法区分A,B。换句话说,在这种情况下,零和无穷远不能被区分。

在与时间相关联的有限性的事物中,如果存在任何差异都会导致本质上的差异,但在“无限”领域中的差异并不能改变“无限”的本质。无限大减100万还是无限大。因为无限的本质是不变的,无限数量的“无”中可以创造出有限的东西,而那个无限的本质仍然没有改变。因为,虚空就是0和无限的统一。

因此,从虚空中创造有限的宇宙,也就是从无穷中创造世界,也就是从零中创造世界,这就是永恒世界零与无限统一的必然结果。现在我们的任务是找出如何从永恒的虚空世界创建现实世界的时空。

 四、创造时间,虚实相伴

如果这个宇宙的本质是虚空和永恒(包括初始条件),而真实的宇宙是有“时间箭头”来衡量的,那么,实时性必须能够被某些东西所取代。下面的图显示,在每一个实时点‘t’,它能够被另外3个时间维度所抵消掉。所以,在时间的每一点上,其本质是永恒的。

 psb

 

             图1  实时间、虚时间

 

     上面的图1可以用一个方程表示:

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1)

方程0以精确的方式连接时间和空间。虚-实数域的N产生64个子空间。“方程1”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。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。

现在,时间和空间已经定义,不再仅仅是在操作方面的定义。而是定义了一个时空与物质的整体化结构。时间是一个不可数无穷变换到有限的结果,空间是方程0定义的时间流动的直接结果。但是,物质是如何表现的呢?上述方程给出什么含义?

五、诞生夸克,诞生自然常数

    方程0中的虚-实数域N 的48个子空间,可以看作48个线弦而不是M弦中的环弦,这样的G弦定义了48 个基本粒子。这个GM弦方程的详细内容可参见博文。 http://prebabel.blogspot.com/2013/06/g-string-final-nail-seals-higgs-coffin.html.

基本上,每一个G弦被定义为2个代码{V(真空子),A(角子)}在三个空间座位排列。赋予三个空间位置以颜色标示,于是有了位色荷。而且,这种带位色荷的颜色被定义为:

  1. (V, V, V) = (红, 黄, 绿) = 白 = 无色, V空子是无色透明的。

      2. (A, A, A)= 无色 = 白,  A 角子是无色不透明的。

      3. (V, A, A)= (红, A, A) = 红色;

      4,(A, V, A) = (A, 黄,  A)=黄色;

      5,(A, A, V) = (A, A, 绿)=绿色;

      6, (V, V, A)= (V, V, 绿)=绿色=(红色+黄色 之互补色)

    用(V, A) 二代码和三个位色荷来表示48个物质子空间构成48个G弦,A带1/3 e 电荷,第一代G弦,后面带标示1,第二、三代G弦,后面带标示2,3,全部G弦均为½ ħ自旋

String 1 = (V,  A,  A 1) = {1st , red, 2/3 e, ½ ħ} = red up quark.

String 2 = (A,  V, V  1) = {1st , red, 1/3 e, ½ ħ} = red anti-down quark.

String 3 = (A,  A, V  1) = {1st , blue, 2/3 e, ½ ħ} =blue up quark.

String 7 = (A, A, A 1) = {1st, white (colorless), 1 e, ½ ħ} = +e (positron).

String 8 = (V, V, V 1) = {1st, white, 0 e, ½ ħ} = +e-neutrino.

String 9 = (V, A,  A 2) =  {2nd  ,red, 2/3 e, ½ ħ} = red charm quark.

String 48 = -(V, V, V 3) =  – {3rd, white, 0 e, ½ ħ} = anti-tau-neutrino.

    这样,方程0描述了没有时间的虚空变换到带有时间箭头的物质空间产生出48个G弦,对应着标准模型SM的粒子族。

   方程0 与 方程1产生3个重要的时空结构参数(64, 48, 24)。以此作为计算物理世界的自然常数的基石,我们已经表达过两次如何计算(Cabibbo角、Weinberg角 以及 Alpha) ,我们在此强调这是构建GM的关键要素之一。 .

    根据(方程0),整个宇宙被定义为具有64子空间的时空结构,无论是整个宏观宇宙整体,还是一个微观量子时空均适用。宇宙的整体性被定义为一个具有不可数无穷大尾数的圆周率pi代表。(这个细节将在以后讨论)因此:

1,A(0) = {(360/2pi) * [(pi/64 + (pi/64) ^ 2 + (pi/64)^3  + … ] /2]}=1.4788425146211°

2, A(1)= [360 – 24 * A(0)]/24 =13.5211574853 °

   因为48个粒子中,只有一半被呈现,所以,对24个粒子优先分配。

3, A(2)= (2 * [360 – A(1) –A(0)]/24)  = 28.75 °.

   这是第二次分配,加倍分配。

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

    Alpha 体现的是整体分配方案。这是方程0和方程1的合理反映。同时,该计算只用到反映GM时空结构的这四个数:(pi, 64, 48,24)。

 六. 重回初态,不可更改

我们已经说过,初始条件(不管是什么原因)必须是不可改变的。方程0和1方程,赋予永恒的虚空世界变换到现实世界的时间的箭头,这个结果能否满足时间不变性要求?

1,我们已经表明这个时空结构,在任何时刻“t”,该时间锥体横截面总体为0。用该永恒的0,乘以任何数,它依然为0,无论这个数多大,只要是有限数就可以。宇宙是有限的,与0相乘还是0。宇宙保持为0的不变性将是永恒的真理。

2,在操作层面,我们设计一个“淘气精灵”游戏来证明,我们所建立的物理世界模型GM的时空结构本身也是具有时间不变性。

“淘气精灵”游戏程序如下:

这是一个抛硬币看正面和反面如何翻转的游戏。一个硬币有正面和反面或称(头和尾),T是在这个“游戏”一局中硬币翻转次数,N是“游戏”的局数。如果,T>= 10和N>=10^500,那么,没有鬼怪精灵或淘气精灵能够破坏和改变这场比赛的结果。

    这个“淘气精灵”游戏可以通过计算机编程测试,如选择T = 10,N= 20,200,…,20000,…,它可以运行很大T和非常大的N,进行联合测试。

    当T >= 3时,其结果越来越稳定,这种不可改变的力量变强,抛硬币的游戏之手变得占主导地位。当N特别大的时候,任何鬼怪精灵或淘气精灵参与其中,进行捣乱也无法改变这场比赛的结果。这也是大数据理论之一。

事实上,这是不难证明,T >= 3时,这个结果成立。

所以,我们取T = 3时,进行分析(正面=head,反面=tail),设定游戏的三个结果:

Game 1: (tail, head, head)

Game 2: (head, tail, head)

Game 3: (tail, tail, head)

    为了增加趣味性,我们增加一些元素,如(电荷, 颜色, 左右手)。1,电荷: 硬币正面带1/3 e电荷, 硬币反面带 (0)电荷。

2, 颜色: 第一次抛硬币的结果标示红色,第二次抛硬币的结果标示黄色,第三次抛硬币的结果标示绿色。每一局三次抛硬币的结果以其正面或反面的单数的颜色进行标定该赛局的颜色。

3, 左右手规则: 左手抛出的硬币标识为负(-),右手抛出的硬币标识为正(+)或不标识。

4,比赛可以被鬼怪精灵或淘气精灵干扰捣乱,一局中淘气精灵干扰0次或1次,该局标识为1代;淘气精灵干扰2次,该局标识为2代;淘气精灵干扰3次,该局标识为3代。

带上以上附加条件以后,这样的抛硬币的比赛游戏实际上描述了物理世界创造出标准模型SM中48个基本粒子的情形。这样的情形可以安排在现实世界中进行,也可以安排在虚拟世界中进行,即在抽象空间也能进行。取V=tail,A=head,但所产生出来的效果,等同于48个基本粒子的产生过程。

Game 1: (tail, head, head) = (V,  A,  A1)

Game 2: (head, tail, head) = (A,  V, A 1)

Game 3:  – (tail,tail, head) = -(V, V, A 1)

    由此可见,标准模型中的48个基本粒子的产生是不随时间变化而变化的永恒的创造过程。参见:http://prebabel.blogspot.com/2014/02/ghost-rascal-conjecture-and-ultimate.html

 七、结束语

    我们已经展示了以下内容:

(一),如果初始条件是不可改变的,它就是将所有其它情况排除后的唯一初始条件。

(二),我们选择了虚空(0,无穷)作为初始条件。

(三),我们已经表明,通过方程0和方程1,虚空产生了SM粒子族和自然常数,并将“永恒”的虚空转化为带“时间之箭”的现实世界。

(四),我们也发现,“虚空”是不能被“淘气精灵”改变的永恒。那就是,“虚空”是唯一的初始条件。

现在,我们已经回答了最初的问题:为什么存在如此这般的世界,而不是什么虚空世界。

但是,虚空是世界的本质(也是宇宙的初始条件),而丰富多彩的现实世界呈现出的是虚空本质的显化。

 

参考文献:

1 Jeh-Tween Gong,  Super UnifiedTheory , US copyright TX 1–323–231,  1984
2Tienzen (Jeh-Tween) Gong,Truth, Faith, and Life , Adams Press, Chicago. 1990,ISBN 0-916713-04-0

3 Tienzen (Jeh-Tween) Gong, The Divine Constitution, Adams Press,Chicago. 1991, ISBN 0-916713-05-9

4.http://prebabel.blogspot.com/2013/06/g-string-final-nail-seals-higgs-coffin.html

5.http://prebabel.blogspot.com/2014/02/ghost-rascal-conjecture-and-ultimate.html

 

《物理世界之引力产生》 《创新物理学》之六

《物理世界之引力产生》

李小坚  龚天任

一、物理世界,客观世界

在主流物理学中,量子引力(QG)是关于量子原理和广义相对论(GR)的统一理论。然而,经历了漫长的80多年,所有的努力并没有成效,即现在的主流物理学还没有完全可行的量子引力理论。 因为,探寻物理世界的本源是我们的终极目标和基本任务。所以,我们的量子引力解决方案应该建立在大自然的客观本质之上。

事实上,我们的这个物理世界,必须是一个客观的世界。客观世界的本质只有一个,那就是绝对真理。即无论人类是否存在,这个真理仍然存在。我们这个宇宙存在引力,无论是宏观宇宙还是量子世界,或是牛顿万有引力,爱因斯坦相对论引力都必须在本质上统一。 根据上述理念,我们可以很容易地建立量子引力(QG)的结构准则。

1,量子引力和引力来自同一个基础。或者,

2,量子引力必须来自引力,或反之亦然。

如果我们现在还不知道这个产生引力的共同基础,我们可以先尝试第二个选择,即从量子引力中推导出量子原理以及引力。

二、量子世界,神秘有趣

引力是一个大尺度范围的力,星系和更大范围都适用,甚至超越了可见的事件视界,引力仍然在起作用。 今天,我们知道这个大范围的统治者是暗能量,这个暗能量使得宇宙的一切物质(暗物质和可见物质)加速移动–宇宙在加速膨胀。2011年诺贝尔物理奖颁发给了发现宇宙加速膨胀的人:美国、澳大利亚三位科学家Saul Perlmutter、Brian P. Schmidt和Adam G. Riess。获奖理由是“通过观测遥远超新星发现宇宙的加速膨胀”。

然而,我们有一个大的问题(含有三个小问题):

问题1,这个宇宙有边界吗?(不是这个宇宙的事件视界)

问题2,如果有一个边界,那么这个边界的外面是什么?

问题3,是什么机制(程序、力量或诸如此类的东西)推动这个边界向外移动?即宇宙加速膨胀的机理是什么?

当前量子理论原理或是不确定性原则QUP (Delta P x Delta S >= ħ)是观测得出的结果,这是主流物理学最基本的原理。这个原理能够将被测对象一份一份量子化,这是一个巨大的创新。这个原理推出来已经80多年了,在许多领域都有成功应用。但是,这个理论既没有进一步的理论阐述,也没有任何基础性的理论构建,纯粹是经验性的总结结果。该原理仍然只是连续的空间和连续时间维度中的一个观测定律,也就是说时间和空间本身没有被离散化或量子化。 这个不确定性原则最权威的解释是哥本哈根的互补学说,该解释也不完美。其后各种解释层出不穷。甚至还有对立的两个派系。现在,量子理论原理的主旨:观测改变物理现实的思想已经深入人心了。拥护该理论的约翰-冯诺依曼(1903–1957)和维格纳(1902–1995)以此作为他们的职业生涯的一部分。更有鲁道夫爵士(1907–1995)声称意识导致波函数坍塌,意识在量子力学中起着关键的作用?另外,埃弗雷特-休米三世(1930 – 1982)还发明了多重世界(many worlds)理论或是平行宇宙(parallel universes)理论,也常称为多宇宙的解释。这个解释中,波函数对应于物理实相,每一次测量都因为有宇宙分裂成许多不同的宇宙,对应于量子测量过程的每一个可能的结果。这种解释也提供了永生的承诺,在所有可能的量子宇宙中,你将永远存在于其中之一。最近的佳作是史提芬-霍金(1942–)的新解释:神使用量子不确定性隐藏自己在直接参与宇宙运转。神操纵量子测量结果以适合自己的目标。神啊,在神秘地工作。

我们的上篇文章说到,我们的老祖宗在5000年前就发现阴阳符号,至少在2000年前就已经形成完整的阴阳太极易理。哥本哈根学派承认受到古老中国传统哲学思想的影响,但并没有全部学到手。他们的阴阳世界是完全分割开来,相互排斥,水火不相容。在我们中国传统哲学的世界里,阴阳是相互补充、相互包容、相互依赖、相互转化的。这是中国古代哲学思想的精髓,这是中国人的传统世界观。这也是中国人对自然客观的正确的认识。这说明西方哲学和科学没有整体掌握自然的本质,还缺失点什么。我们画龙点睛地补充了在西方的阴阳分割对立双方的基础上,加以相互补充与相互包容思想以后,哥本哈根的不确定性原理将变成一个太极理论。的确,我们只是在哥本哈根的阴阳图上加了两只眼而已,原来西方哲学和科学就是缺失这两只眼啊!  这真是一个神秘的、有趣的量子力学的世界。现在,我们来凑热闹来得正是时候。

三、量子引力,不再神秘

对量子力学的众多解释中,量子力学所隐含的物理世界客观现实的本质是什么?科学界并没有告诉我们什么是物理世界客观现实的终极本质。 量子自旋是量子世界的重要概念,但量子自旋本质根本不清楚不直观,所以也难以想象粒子如何“自旋”。有时粒子物理学家真的必须依靠数学来解释这个世界,这说明物理世界并不完全独立于数学世界。这是物理与数学统一的基本问题。 量子自旋是物理学中最大的谜团,特别是它的“单位”=½。然而,物理学家们仅仅满足于知道如何计算自旋,而对自旋的自然本质没有更多的追求。这是一个非常不幸的事情,因为这个量子“自旋”是整个物理学的根基,也是所有以下奥秘的“关键”所在。

1。为什么会有宇宙常数(Λ)

2。为什么有Cabibbo角?

3、为什么有温伯格角?

4、为什么会有阿尔法?

5、为什么会出现Neff=3?

6、为什么有普朗克数据?

7、如何用标准模型解释基本粒子族?

8、如何有重子产生?

9、如何产生量子原理?

10、如何有统一力的方程?

11、如何让生命产生?

12、为什么在这里存在现实世界,而不是什么虚无?

“自旋”就像扔一个硬币有两种结果:正面或反面,这就是一个自旋“单位”=½的“自旋”结果。然而,这½本体论的意义是最重要的。当一个½出现硬币正面是一个现实,同时指出硬币½反面没有出现也是一个具体的现实。其本质就是这枚硬币“自旋”必有两部分,你看见正面你就看不到反面,或是你看见反面时你就看不见正面,而正面和反面都是这枚硬币真实存在的一部分。如果我们这个宇宙也存在正面和反面,这两个部分组成一个统一的宇宙整体。我们人类的双眼具有“自旋”=1,或0,永远只能看到这个宇宙的正面,却看不到这个宇宙的反面。而“自旋”=1/2的粒子,它既能看到宇宙的正面,又能看到宇宙的反面。

不用扔硬币的方式随机看世界,而用确定性的旋转木马看世界更能说明问题。

事实上,这个宇宙确实有两面,它像一个有正反两面的广告牌立在中心位置不动。旋转木马有两档转速,正常的“自旋”=1乘客坐上去转一圈的时间是T,转一圈又回到原来出发的位置;如果是一个“自旋”=½的乘客坐上去,旋转木马转速减半,经过同样的时间T以后,乘客转到了广告牌的后面,再经过一个时间T以后才回到原来出发的位置。我们规定只能在T时间到了才能睁眼看一眼(离散化时间,以T为采样周期),“自旋”=1乘客坐的是高速的档位,看到的广告牌总是一个面。而“自旋”=1/2乘客,坐的是低速档位,时间T以后会看到广告牌反面,再经过一个时间T后,看到广告牌正面。总之,“自旋”=1/2乘客看到了广告牌的正反两面。

现在,我们有了“自旋”=1/2的量子自旋看见宇宙两面的可视化的情景,得出宇宙正面与反面是一个具有某种对称性的结果(非完全对称)。即使是(无穷大,0)也是一个非完全对称。空间如此,时间也如此。实时间与虚时间的对称性就是非完全的对称性(下一篇文章,将详细论述虚时间问题)。

以上说明,宇宙世界有正反两个面,或是宇宙有两个非完全对称空间。另外,时间和空间是可以离散化的,事实上宇宙就是量子化的世界。

于是,我们推出统一力方程: F(统一力)= Kħ/(Δt×ΔS),K是力耦合系数

于是有:ΔP= F×Δt= Kħ/ΔS

结论:ΔP×ΔS= Kħ

K>=1,这就是不确定性原则。

而这个F(统一力)是空间和时间进行量子化的结果。它是重新构建引力的唯一途径。这是对量子世界和宏观世界原理性的、基础性的、统一性的解释。

四、产生质量、产生引力

有了以上这个新的见解,质量是什么意思?引力的作用是什么? 除了传统意义上的万有引力作用,现在的引力是暗能量和所有质量(暗物质和可见物质)之间的相互作用。

引力将整个宇宙从现在推动到下一步的未来,从昨天到今天,从今天到明天。而暗能量正是在这个宇宙中执行这项工作。 除了空间和时间,引力只有一个参数:质量。然而,质量是由量子粒子产生的,主要由费米子贡献的。玻色子是由费米子之间传递能量,除了光子外大多数其它粒子都是短暂即逝的。

因此,如果不是万有引力直接产生量子引力,那么量子引力产生质量和量子引力的机制必须与万有引力一致。 在标准模型中有两种类型的量子基本粒子:费米子和玻色子;因此,有两个类型的产生质量的机制。 费米子{自旋(1 / 2)ħ},看到并经历两份宇宙模式{物质宇宙正面与反面世界;时间从昨天到明天},在这两个宇宙之间的跳跃产生所有费米子质量。 所以,粒子的自旋跳跃是产生粒子质量的机制。费米子的质量来自于两份宇宙之间跳跃。玻色子是在费米子之间的跳跃获得其质量。因为光子“自旋”=1,光子不在两个空间跳跃,因此,光子是无静止质量的。光子在它没有被其它物质吸收之前,光子的传播距离是无限长。胶子也是无静止质量的,其状况是由完整的规范不变性要求决定的,计算得出胶子携带巨大的相对论质量。

但是,现实世界的最终本质是什么?有没有定理表明现实世界的本质必须是简单的?

1:电荷产生法则:

整体宇宙分为物质世界(有限性)和非物质世界(无限性)或者正面与反面两个世界。同时,时间也分为实时间和虚时间两个部分。普朗克常数ħ是进入这个宇宙的反面神秘世界之门的钥匙。把ħ可以看作是一个时间和空间的量子“单位”,粒子自旋就是在这两个空间的实与虚、两个时间的实与虚的世界旋转,并从中产生“质量”与“电荷”。 而且,ħ也表示为ΔP×ΔS或ΔE×ΔT形成一个视窗(最小因果可视窗口)。ħ与C(光子速度移动)定义了因果世界的事件视界,任何事件视界之外的事物无法建立因果关系。所以,ħ×C定义了因果关系的最大可视宇宙。

电荷产生机制:当自旋(1 / 2)ħ的粒子以光速在实时间和虚时间旋转移动时,产生出“电荷”,并且可以用以下公式来定义。

q =(+ / -)[(1 / 2)ħ ×C)]^(1 / 2)

2:质量产生法则: 一个物理世界的粒子的大小与该粒子波长“λ”有关。这个λ选取与康普顿(Compton)的粒子波长类似或者是等同:λ=λc= ħ/(mC)。 质量产生机制:当这个粒子从现实的实空间以光速扎进虚空间时,它进入了暗能量的海洋,并从中获得“质量”特性。

定义“质量”: m(质量)= ħ/(λ×C) = ħ*f(频率)/ C ^ 2 = E(能量)/ C ^ 2

其中:E(能量)=m(质量)×C ^ 2

即:著名的爱因斯坦质能公式。

E(能量)相当于普朗克引力势能E:En=      ħ*f

两个物体m, 和M之间的引力势能:

m静止时的势能为:EP1=mah=m(GM/r^2)( rM/(M+m))= GM^2m/[r(M+m)]

M静止时的势能为:EP2=Mah=M(Gm/r^2)( rm/(M+m))=GMm^2/[r(M+m)]

EP=EP1+EP2=GMm2/r

或分别以m, 和M为参照系,亦可建立引力势能:

以M建立参考系,M的势能为0,m的势能为GMm/r;以m建立参考系,m的势能为0,M的势能为GMm/r,以M和m连线上一点建立参考系,M和m的势能和都为GMm/r。

所以,引力势能与参照系无关。另外,引力势能的符合都应该为负。

与以上定义类似,我们还可以从两个实虚空间得出“电荷”以及从实虚时间得出“质量”。 因此,我们推出的“质量”与“电荷”来自相同的来源:时间和空间的分割以及粒子的1/2ħ自旋。 现在,有了电子电荷和物质质量的公理化定义。

因此,我们可以讨论他们的公理意义。

1). 一个电子e(电荷)等于[(1 / 2)ħ ×C)]的平方根,说明e只取决于ħ和 C。因为ħ和 C是自然常数,因此,e是一个衍生的自然常数。

2). m(质量)= ħ/ (λC)=(ħ/ C)*(2π/L),L为一个粒子的周波长。因为L(λ)=2πλ周波长是粒子的一种属性,m(质量)也是一个粒子的属性,而不是一个普适常数,所以,m(质量)是衡量一个粒子能量大小的基本属性。并且 爱因斯坦的质能公式E=mC ^ 2在此成立。

3).本文没有抛弃爱因斯坦的光速的绝对性的概念,但重新定义粒子以光速在实时间和虚时间两个世界之间跳跃并不违背一个非零的静止质量粒子不能以光速穿越空间。另外,实空间和虚空间可以是一个量子空间距离。

4).一个事件视界EH(ħ,C),定义了因果关系的最大的空间,类似于望远镜的功用。同样,电子e(电荷)是C和ħ乘积之平方根,也有望远镜的作用。而m(质量)是ħ除以C可以看做一个显微镜,看到时空的另一面,即内部虚时空,但还可以即时看到无穷远。引力作用是不受事件视界约束的超距作用力。

5) 自旋对电磁学和粒子物理学有重要意义。现在,我们知道,由于这个自旋产生质量,自旋对建立创新物理学有显著的贡献。同时,我们的创新物理学在物理世界的底层带有一个先天的旋转角度A,那么这个物理学就有了通向终极理论的统一网关。

 两个粒子之间的引力(万有引力)原理

传统方法求引力,可以从普朗克引力势能对距离求导数获得: 对于粒子m和 粒子M,它们的距离是 r : F=dE(m,M)/dr=-GmM(mp)^2/r^2 =-hc mM/r^2 =G” mM/r^2 这是牛顿万有引力公式。

但从  F(统一力)= Kħ/(Δt×ΔS)出发,我们可以推出两个物体之间的引力。 现在考虑在你的桌子上有一瓶未打开的百事可乐。它肯定与太阳、月亮和其它星星之间都有万有引力的关系,但我们真正关心的是它与地球的引力关系。然而,根据这个创新物理,这瓶静止不动的百事可乐并不是真正的静止不动。事实上,它在两个实和虚的时间之间的跳跃(同时也在现实空间和虚空空间两个世界之间跳跃)如图1。换句话说,它是在时间上移动如图2。

realandIM-time

这瓶百事可乐于是有了引力,驱动它在时间上移动的力量是引力,我们可以很容易地计算它。 根据狭义相对论,非零静止质量的粒子(如百事可乐等)不可以以光速在空间中移动。然而,百事可乐可以在不违反狭义相对论的情况下,在实与虚时间(2个宇宙间的跳跃)之间跨越移动。所以,在T1,它有一个动量 P(T1)= m(r)* C, m(r)是非零静止质量。 在T2,有动量的变化: ΔP =- 2m(r)* C

然后,我们定义了两个函数。

动能函数:PO: Delta PO = m * delta P / delta T

力函数F: F = delta PO/deltaS

有了这个新的概念,一些数学运算和方程deltaS=NC delta T,百事可乐和地球之间的引力可以很容易地得出:

F(m,M)=(ħ C / a^ 2)(mM/ R ^ 2)………….(方程1)

=G(mM/ R ^ 2)

m是百事的质量,M是地球的质量,ħ普朗克常数,C光速,a普朗克质量,G引力常数。

很显然,方程1就是牛顿引力方程,但它来自于不同的物理学。 随着这些新的电荷和质量的定义,我们可以很容易地显示牛顿引力和库仑定律的电荷力之间的统一。

从F(统一力)= Kħ/(Δt×ΔS)出发, 当

取引力耦合系数: K(引力)= mM/a^2

F (引力)

= (mM/a^2)( ħc/r^2) = K(引力) ( ħc/r^2) =f1 (ħc/r^2)

库伦电荷力:两个电荷, q1=q10*q,  q2=q20*q,  q10, q20 所带电荷的数量 因为: q = (+ / -)[(1 / 2)ħ ×C)]^(1 / 2)

F (电荷力) = k* q1 * q2/r^2 =K(电荷力)(ħc/r^2) = f2 (ħc/r^2)

所以电荷力耦合系数: K(电荷力)=(1/2 )*(k* q1 * q2)/q^2 =(1/2 )*k* q10 * q20,  k 为库伦常数

可见,引力与电荷力是统一的,符合统一力方程,只是他们的耦合系数K有所不同而已。

这也是爱因斯坦的梦想,一个没有实现的梦想:物理世界电荷力与引力的统一。  

  宇宙边际、宇宙膨胀

现在,这里可以讨论这个宇宙的边界和如何将边界向外推进的。 当我们回答本文最前面问题一、问题二、问题三时,我们可以自动得到答案。

在这里给出一些简短的回答。

对于问题1—答案是这个边界就在现在的“这里”。

对于问题2 —答案是这边界之外就是下一步的“未来”。

对于问题3 —答案是以F(统一力)将每一个量子向外推动ħ(普朗克常数)单位。

有了这三个答案,我们得出的力方程推动物理世界:从{ [空间:这里(现在),时间:现在] 到 [空间:这里(下一步),时间:下一步)}的运动。 {[Here (now), Now] to [Here (next), Next]} = {Delta S, Delta T} = (Delta S x Delta TC);

可以得出:

F = ħ/(delta S x delta T) 或 F =ħ/(ΔSXΔt)………………………………..(方程2)

这是就推动宇宙加速的力量。 现在,物理学的不确定性原理是物理世界自然本质之统一力的结果,同时也是对应量子空间和量子时间的自然数学直接反映。但人类对自然数学的认识还没有获得突破,还不完全知道这个自然数学体系。以后我们还有机会进一步讨论数学世界与物理世界的统一问题。

六、结束语

总之,这个量子引力包括以下几个方面。

(一)、宇宙是个完美系统,包含两面:{物质世界(真实的时间和空间,正当时的现在现实感,一个有限的世界)和虚空世界(虚时间和空间,昨天和明天,无穷大/无穷小)}。我们将在未来的文章中讨论这个真实的世界/虚空的世界的对称性。

(二)、量子自旋(ħ)就是在这宇宙空间的两面之间旋转(现实空间/虚空空间)。费米子(S = 1 / 2)看到宇宙的真实世界和虚空世界。玻色子(S =1或0)只看到宇宙的现实空间部分。

(三)、每个自旋(从现实的空间到虚空空间跳跃或反之亦然)整个宇宙以光的速度向外移动一个单位ħ。这个跳跃让整个宇宙加速膨胀。驱动现时宇宙从现在到下一个时刻宇宙的能量就是暗能量,那就是引力的源泉(见方程1和2)。

(四)、这个跳跃(自旋)两个宇宙空间之间产生的所有费米子质量。

现在,从基本粒子的质量产生机制到整个宇宙的加速,他们都是由ħ确立(时间与空间的量子化的标志);即量子理论与引力是统一的,一个真正的量子引力理论诞生了。

从而,统一力方程能够解决如下所有悬而未决的问题:

1导出量子不确定原理;

2普朗克CMB数据计算;

3计算自然常数,如α;

4产生生命、意识和智力;

5基本粒子弦统一理论,即用一个统一的GM语言表达标准模型粒子族。

然而,为了得到这个F(统一力)方程的唯一途径是时间和空间量子化;时空点不再是一个原来数学上的几何点,而是可容纳所有SM家族(48个粒子)的量子点,这是计算普朗克CMB数据基础,也是计算微观电子精细结构常数的基础。 因此,任何不包括时间和空间量子化的量子引力模型,都是注定要失败的。M弦理论已经被废掉了,希格子玻色子是没有道理的假说。

参考文献:

1  Gong JehTween, Super Unified Theory, US copyright TX 1–323–231, issued on April 18, 1984,page 26。

http://www.prequark.org/gravity.htm

http://www.prequark.org/mphy.htm

http://www.prequark.org/constant.htm 5https://tienzengong.wordpress.com/2015/04/22/dark-energydark-mass-the-silent-truth 6http://prebabel.blogspot.com/2013/11/why-does-dark-energy-make-universe.html

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