乌兰察布商业航天博览会成功举行–科普活动

打开网易新闻 查看更多图片 

▲乌兰察布商业航天博览会开幕式现场

内蒙古融媒网讯:为了让人民群众零距离接触中国航天成果,切身感受航天人不畏艰险,勇于创新的航天精神。7月13日上午,乌兰察布商业航天博览会开幕式于乌兰察布市会展中心隆重举行。

▲与会领导嘉宾共同启动乌兰察布商业航天博览会

集宁区人大常委会主任许龙,区政协主席童义,区委常委、政府副区长贺润根,区委常委、区政府党组成员、副区长金燕飞以及相关单位负责人出席开幕式。乌兰察布星谷物联网应用设计研究院院长李小坚,副院长李岗,乌兰察布星谷卫星产业园有限公司董事长陈媛,中国国际救援中心河南省总队队长江功祥等嘉宾参加仪式。

▲集宁区委常委、政府副区长贺润根致辞

集宁区委常委、政府副区长贺润根在致辞中表示,党的十八大以来,习近平总书记亲自决策、亲自指挥,实施了一系列重大航空工程,推动载人航天、卫星通信、火箭技术等领域取得重大突破。而此次有星谷物联网应用设计研究院举办的航天博览会以“航天文化,航天科技”为主题,集中展示了我国近年来航天事业各方面发展的辉煌成就,长征火箭系列,东方红、北斗等航天卫星系列,嫦娥登月系列,神州飞船系列,天宫系列等航天产品,让广大青少年及社会各界人士零距离接触中国航天成果,切身感受航天人不畏艰险,勇于创新的航天精神。
据介绍,此次开幕式由乌兰察布市人民政府、乌兰察布集宁区人民政府指导,乌兰察布星谷物联网应用设计研究院主办,乌兰察布市集宁区城建投资(集团)有限责任公司、内蒙古星谷展览公司承办,乌兰察布星谷卫星产业园有限公司、北京天广卫视科技有限公司协办。

▲乌兰察布星谷物联网应用设计研究院院长、北方工业大学原工学院副院长李小坚发言

本次博览会向整个乌兰察布乃至全国展示中国航天的伟大成就,贯彻落实了了习近平总书记“中国梦”的重要指示,弘扬航天精神,建设航天强国,加快了转变商业航天发展方式的要求。乌兰察布星谷物联网应用设计研究院院长、北方工业大学原工学院副院长李小坚表示:“将充分考虑商业航天的发展,一如既往地支持商业航天产业的有序发展。”现如今中国许多民营企业参与商业宇宙的发展,商业宇宙事业前景广阔,可能性高。乌兰察布要充分发挥地理优势和北方大数据的优势积极吸引更多的商业航天企业落户乌兰察布,带动地方产城融合,智慧集宁建设。

▲参加开幕式的领导嘉宾对现场摆放的航天模型进行参观

视频报道:电视台采访

特别声明:本文为网易自媒体平台“网易号”作者上传并发布,仅代表该作者观点。

龚学–揭开西方民主的面纱

-About the Western Democracy

 Gong Tianren 

The previous Chapter (Chapter 28) has provided some bases on the metaphysical differences between the two different political systems (the Western democracy and the Eastern Confucianism).

The detailed discussion on the Eastern Confucianism is discussed in the book (Bible of China Studies; US copyright #TX 8-685-690, collected by many Ivory League University Libraries, and its pdf is now available at https://tienzengong.files.wordpress.com/2018/03/bible-of-china-studies.pdf ). In summary, it has three key points.

One, the SOURCE of the legitimacy of the political power is from the MANDATE OF HEAVEN (Heaven’s Will).

Two, the manifestation of this legitimacy is the HEAVENLY MORALITY, imbedded in the conscience of every Chinese individual; that is, people’s will = Heaven’s Will.

Three, the operational mechanism is the ‘Trinity of Chinese Governance’, with the following circle, the 3 legs (citizens, King/central power, and bureaucrats) of the political cauldron:

{People’s will = Heaven’s Will} — > {King/Centre Government, ordained by Heaven’s Mandate, People’s will} —> {King/Centre Government rules over the bureaucrats} —> {Bureaucrats governs the people}

heaven-will

On the other hand, the Western democracy EXCLUDES any influence from the HEAVEN on two standpoints.

One, Thomas Paine wrote, “There never did, there never will, and there never can exist a parliament, or any description of men, or any generation of men, in any country, possessed of the right or the power of binding and controuling posterity to the ‘end of time,’ … The vanity and presumption of governing beyond the grave, is the most ridiculous and insolent of all tyrannies. (Rights of man, page 9)

Two, From John Locke (Two Treatises of Government) and Jean-Jacques Rousseau (The Social Contract), the key point is: exchanging (abandoning) the NATURE RIGHTS (morality based) with a civil contract (human ethics).

Thus, the Western democracy is based on the following three points.

One, the SOURCE of the legitimacy of the political power is from the General Will of its citizens. Two, the manifestation of this General Will is the human ethics (a social contract), not heavenly morality, the separation of the Church and State. That is, the Western democracy expels any transcendental MORALITY but is totally about human ethics.

Three, the operational mechanism is a voting system and a manmade governing system (such as the 3 branches system of the US), see Note 6.

west-heaven-will

From the phenomenology (external expressions of a system), the Western democracy encompasses many inequalities: the racial inequality, the economic (livelihood, health care, ) inequality (see note 3

in Chapter 26), justice inequality, etc.

Are these inequalities the direct consequences of the system, the manifestations of its essence? Or are they the foreign invaders which are unable to be eradicated by the system? To answer this question, we must revisit its metaphysical foundation.

For the Confucianism, it is based on the heavenly morality,

the 仁{= 人 (human) +

二 (two)}; that is, 仁is about the ‘Otherness-ism”, putting others first while annihilating the SELF. So, the key human right of Confucianism is the “right of life (survive) of others”. If all others’ lives are in danger, it is the shame of my life. If all others’ lives are in danger because of the acts of king (government), I (a self) will rise to rebel (even with the sacrifice of my own life). In Confucianism, the ‘right to rebel” preempts all other rights.

On the other hand, the Western democracy is based on exchanging the nature rights to a social contract. This exchanging process amplifies the Self-interests in all exchanges, and this leads to INDIVIDUALISM. This self-interest leads to competition. In all competitions, there are winners and losers, and thus the inequalities.

So, the key human right in the Western democracy is the RIGHT of doing the exchange, and this right is manifested as the right to VOTE. With this ‘right to vote’, all other rights (racial equality, economic equality, justice equality, etc.) are no longer as rights but are the awards/privileges of the competitions.

So, all the inequalities in the West are not foreign elements but are the direct consequences of this democracy system from its essence: via the right to vote and kills all the rights of equality in principle while they might still be preserved in some practices. The first amendment: freedom of speech is just a social contract. The right to protest (an extension of the freedom of speech) can never become the RIGHT of rebel.

By all means, I am not trying to judge which system is better here. All that I am trying to do is to show that political systems are all isomorphic to the physics system (the Physics – TOE), as the Political TOE. And that will be the major task in the next Chapter (Chapter 30). However, I should still describe those political systems as they are first.

As I have written an entire book on the Eastern Confucianism, I will use this chapter to describe the Western democracy system.

The phenomenology of the Western Democracy

In the previous Chapter (Chapter 28), I have described the Western democracy on it metaphysical level: Exchanging Nature Rights (Morality) with a social contract (human ethics).

This exchange assumes:

  • that Human Nature (self-interest, individualism) is similar and will reach a General
  • that the competitions (leaded by self-interest) will maximize the General Welfare for the entire population.
  • that the human ethics (without the support of heavenly morality) can ensure the operations of the two assumptions

These 3 assumptions are interlinked. If any one of the three is wrong, the entire system collapses. These three principles above are implemented via a two-step system:

Step one (the metaphysical base): strip all human rights with one (right to vote); that is, putting

everyone on an equal footing. From this equal footing, everyone must compete, and the winner takes more.

Step two (the implementation): via differentiation and integration. The right to vote is differentiated to individual (1) which is infinitesimal, near zero (0) in practice in a society. That is, the political power can only be regained if those differentiated individual can be integrated. So, in practice, the political power in the West is not about the ‘right to vote’ but is all about the ways and the abilities of integration. So, this system immediately divides people into two classes:

  • being differentiated (infinitesimal, near zero politicalpower),
  • the integrators, the political

 

Integration needs an integrating machine, which costs a lot of money. That is, with money, one can become an integrator, the power holder. Without the money, one can only be integrated.

 

That is, the Western democracy is a legal term to divide people into two groups: the HAVE and the have- NOT.

Democracy = mercantilism

In essence, democracy via ‘right to vote’ is an inherent diverging power and the inherent driving force for all inequalities.

 

Furthermore, if there are more than one way of integration, the assumption 1 (reaching General Consensus) will eventually be wrong, and a greatly divided society will be the inevitable outcome, see the graph below.

 

So, the assumption of John Locke, Jean-Jacques Rousseau, and Thomas Paine that a human ethics-based system (without the backbone of heavenly morality) can lead to General consensus and Common Welfare is wrong, both on the metaphysical level and on the implementation realities. The fact is that

this Western democracy will inevitably decay into extremes in principle.

A theoretical analysis

Without the backbone of Heavenly morality, all social contracts will inevitably decay into extreme contradictory extremes.

With upholding the “right to vote” as the preempting right, it will inevitably lead to all kinds of inequalities, as the true Nature human Rights {right to live (health care, job, etc.), right to no fear of unjust killing (by police, etc.), etc.} becomes privileges (the spoils of the competitions).

Yet, some particular political structures (such as the American one, with three branches) can further amplify the two processes (diverging on general consensus and increasing the inequalities) above.

The US system of three branches is claimed to be balanced and mutually checked. Are these three branches balanced with equal power (1/3 for each)?

In principle, the Congress has the power of creating (legislation) the laws (the social contracts). The President (executive) can only execute the legislated laws.

The Supreme Court is to settle the dispute of any issue in the country, by interpreting the laws.

 

Seemingly, this is a system of truly dividing the three distinguishing powers (functions) of a nation to three branches, in principle.

Although there is a checking power implemented in Congress to check the other two branches with the power of impeachment, there is not a single success case in the past 240 years in the US history in practice. In a dynamic equation, if variable X should drive a consequence Y; yet, in real measurement, Y was never detected in Z amount of time. Then, the power (effectiveness) of X can be easily calculated and an upper limit can be easily established. In this impeachment case, the real measurement is ZERO in 240 years; that is, its upper limit is (1/240) % < 0.4% chance to be effective in the future.

 

For the most recent case, even if Donald Trump were 100% guilty as charged, he will not be convicted in practice by any means. Can ever a president or supreme court justice be removed from office (not just in the 240 years) in a practical way? The simple arithmetic analysis shows that that chance is not good.

First, the checking (removing) process on other branches is DIVIDED into two steps (impeach by the House and convict by the Senate), just and fair in principle but could be totally unjust and unfair in practice.

A rascal President or Supreme Court Justice will not be impeached if he is protected by the House. If he is impeached by the House, he can still be protected by the Senate. That is, any rascal President or Justice can dodge the fate of being removed by playing the politics, courting the House or the Senate. The historical record has proved this scenario. In the historical record, the TRUE checking power is just a joke, not a reality thus far, and most likely will stay as a joke in the long, long future.

原文下载:done2-TOE-politics

中译:关于西方民主

—-龚天任

 

前一章(第28章)对两种不同政治制度(西方民主和东方儒学)的形而上学差异提供了一些基础。

关于东方儒学的详细讨论在《中国圣仁之学》:

(Bible of China Studies;US copyright#TX 8-685-690)一书中进行了讨论,该书由许多常春藤联盟大学图书馆收集,其pdf文件现在可在https://tienzengong.files.wordpress.com/2018/03/bible-of-china-studies.pdf).

总而言之,它有三个要点。

其一,政治权力的合法性来源于天命(天命)。

第二,这种合法性的表现是根植于每个中国人良知中的天道,即人民的意志=天意。

第三,运行机制是“中国治理三位一体”,有以下三个圈,即政治鼎立的三条腿(公民、国君/中央权力、官府/官僚):

{人民的意志=天意}—>{国君/中央政府,天命所定,人民的意志

体现}—>{国王/中央政府统治官僚}—>{官僚统治人民}
另一方面,西方民主在两个方面排除了来自天国的任何影响。

托马斯·潘恩写道:“在任何国家,从来没有,也永远不会,也永远不可能存在一个议会,或任何关于人的描述,或任何一代人,拥有约束和控制后代到‘时间尽头’的权利或权力。。。虚荣和自以为是的超越的统治,是所有暴政中最可笑和最傲慢的

第二,从洛克(两部政府论著)和卢梭(社会契约论)的观点来看,关键是:用民事契约(人类伦理)交换(放弃)自然权利(道德基础)。

因此,西方的民主是建立在以下三点上的。

其一,政治权力的合法性来源于公民的普遍意志。

二是这种普遍意志的表现形式是人的伦理(社会契约),而不是天道,是政教分离。也就是说,西方民主排斥任何先验道德,而完全是关于人类伦理的。

三是运行机制为投票制和人为治理制(如美国的三分制),见注6。

从现象学(制度的外在表现形式)来看,西方民主包含许多不平等:种族不平等、经济(生计、医疗)不平等(见注3)

在第26章),正义不平等等。

这些不平等是制度的直接后果,是其本质的表现吗?或者说他们是制度无法消灭的外来侵略者?要回答这个问题,我们必须重新审视它的形而上学基础。

对儒家来说,它是建立在天道之上的,即人+

二(仁)};也就是说,仁是关于“他者主义”,把他人放在首位,同时消灭自我。因此,儒家的核心人权是“他人的生存权”。如果其他人的生命都处于危险之中,那就是我生命的耻辱。如果所有其他人的生命都因为国王(政府)的行为而处于危险之中,我(一个自我)将奋起反抗(即使牺牲自己的生命)。在儒家思想中,“反抗的权利”优先于所有其他权利。

另一方面,西方的民主是以自然权利与社会契约的交换为基础的。这种交换过程放大了所有交换中的自我利益,导致了个人主义。这种私利导致竞争。在所有的比赛中,都有赢家和输家,因此存在着不平等。

因此,西方民主国家的核心人权是进行交换的权利,这种权利表现为选举权。有了这一“投票权”,所有其他权利(种族平等、经济平等、司法平等等)不再是权利,而是竞赛的奖励/特权。

因此,西方所有的不平等都不是外来因素,而是这种民主制度从本质上的直接后果:通过选举权,原则上扼杀了所有平等的权利,而在某些实践中,这些权利可能仍然得到保留。第一修正案:言论自由只是一种社会契约。抗议权(言论自由的延伸)永远不能成为反叛者的权利。

无论如何,我并不是在试图判断这里哪个系统更好。我所要做的就是证明政治系统都是与物理系统统一理论(物理-Toe)同构的,就像政治统一理论(Toe)一样。这将是下一章(第30章)的主要任务。不过,我还是应该先说说这些政治制度主要特征。

我写了一整本关于东方儒家思想的书.

https://tienzengong.files.wordpress.com/2018/03/bible-of-china-studies.pdf ).

I  西方民主现象学

在前一章(第28章)的西方民主现象学中,我从形而上的层面描述了西方民主: 用社会契约(人类伦理学)交换自然权利(道德)。这种交换假设: 人类的本性(个人利益、个人主义)是相似的,并将达到竞争(以个人利益为主导)将使全体人民的总体福利最大化的一般性。人类伦理学(没有天道的支持)能够确保这三个假设相互关联的两个假设的运作。如果其中任何一个错了,整个系统就会崩溃。

上述三项原则是通过两个步骤来实现的: 第一步(形而上学的基础) : 用一个步骤(投票权)剥夺所有人权,即将所有人置于平等的地位。在平等的基础上,每个人都必须竞争,胜者得到更多。第二步(实现) : 通过差异化和集成。选举权与个人(1)有区别,个人(1)是无穷小的,在社会实践中接近于零(0)。也就是说,只有这些差异化的个体能够被整合,才能重新获得政治权力。因此,在实践中,西方的政治权力不是关于“选举权” ,而是关于融合的方式和能力。因此,这个系统立即将人们分为两类: 被区分(无穷小,接近零的政治权力) ,集成者,政治一体化需要一个集成机器,这需要很多钱。也就是说,有了钱,一个人可以成为一个集成者,一个权力持有者。没有钱,一个人只能成为沉默的大多数。也就是说,西方的民主是一个法律术语,把人们分为两类: 有权的和没有的人。

民主 = 重商主义

本质上,通过选举权实现的民主是一种内在的分歧力量,是一切不平等的内在驱动力。此外,如果有一种以上的整合方式,假设1(达成普遍共识)最终将是错误的,一个大分裂的社会将是不可避免的结果,见下图。因此,john locke,让-雅克·卢梭和 thomas paine 关于一个以人类伦理为基础的系统(没有天堂道德的支柱)可以导致普遍共识和共同福利的假设是错误的,无论是在形而上学的层面上还是在实施的现实中。

事实上,西方的民主制度,在原则上将不可避免地走向极端。如果没有天道的支柱作为理论分析,所有的社会契约都将不可避免地走向极端矛盾的极端。坚持“选举权”作为优先权,必然导致各种不平等,因为真正的自然人权(生存权(医疗保健、工作等)、不怕不公正杀害的权利(警察等)等)成为特权(竞赛的战利品)。然而,一些特定的政治结构(如美国的政治结构,有三个分支)可以进一步放大上述两个过程(在普遍共识上存在分歧,并加剧了不平等)。美国的三个分支系统被宣称是平衡和相互制约的。这三个分支是平衡的吗(每个分支1/3) ?原则上,国会有权制定(立法)法律(社会契约)。总统(行政部门)只能执行法律。最高法院将通过解释法律来解决国内的任何争端。从表面上看,这是一个原则上将一个国家的三大区别力量(职能)真正分为三个部门的体系。

虽然国会实行了制约权,以弹劾权制约其他两个分支,但在过去240年的美国历史实践中,没有一个成功的案例。在一个动态方程中,如果变量 x 应该驱动一个结果 y; 然而,在实际测量中,y 在 z 的时间量中从未被检测到。然后,x 的功率(有效性)可以很容易地计算和一个上限可以很容易地确定。在这个弹劾案中,240年内实际测量值为零,即其未来有效的上限为(1/240)% < 0.4% 。

在最近的案子中,即使 Donald Trump 被指控100% 有罪,他也不会被判有罪。一位总统或最高法院大法官能否以实际的方式被免职?就仅仅在240年内的历史而言,简单的算术分析表明,这种机会是不大的 。首先,对其他部门的审查(撤销)程序分为两个步骤(众议院弹劾、参议院定罪) ,原则上公正、公平,但在实践中可能完全不公正、不公平。一个无赖总统或最高法院法官,如果受到众议院的保护,就不会被弹劾。如果他被众议院弹劾,他仍然可以得到参议院的保护。也就是说,任何无赖总统或法官都可以通过玩弄政治,讨好众议院或参议院,来避免被免职的命运。历史记录已经证明了这一点。

根据历史记录,真正的制衡力量只是一个笑话,到目前为止还不是现实,而且很可能在漫长的未来,只能是一个笑话。

(后面从略,如果想进一步了解,请看原文:下载:done2-TOE-politics )

编译 李小坚

龚学–中华圣学

中华圣仁之学

Bible of China Studies & new political science

原文:bible-of-china-studies.pdf https://tienzengong.files.wordpress.com/2018/03/bible-of-china-studies.pdf

Bible of China Studies & new political science

Copyright © 2019 By Tienzen (Jeh-Tween) Gong US copyright # TX 8-685-690 Published by Chinese Etymology Institute Contact address: PO Box 4974 Diamond Bar, CA 91746, USA Web addresses: http://chineselanguageetymology.blogspot.com/

 

 

bible-of-china-studies

 

本地下载:bible-of-china-studies

龚学–语言学

一、前巴比伦语言—通用完美的语言

PreBabel — The universal & perfect language

https://tienzengong.files.wordpress.com/2018/03/prebabel-theuniversal.pdf

Prebabel — The Chinese Linguistic System Copyright © 2020 By Tienzen (Jeh-Tween) Gong Published by Chinese Etymology Institute Contact address: PO Box 4974 Diamond Bar, CA 91746, USA Web addresses:

http://www.chinese-word-roots.org/ http://chineselanguageetymology.blogspot.com/ http://www.prebabel.info/

prebabel

Table of Content:

Preface  4

Introduction 12

Chapter One — A linguistic catastrophe and its great salvation 28

Chapter Two — Presentation at AP Annual Conference 2007 CollegeBoard 60

Chapter Three — Axiomatic & the perfect language 87

Chapter Four — Chinese theories before this New linguistics 115

Chapter Five — — Reinventing a new language lexicon set 136

Chapter Six — Constructing a perfect language, as the base for a universal language 155

Chapter Seven — A special verbal universe and its attributes 169

Chapter Eight — The Final Verification & Vindication 178

Chapter Nine — Sample lessons with this new linguistics 195

Chapter Ten — Some discussions with my students 226

Chapter Eleven — Discussions at LinkedIn (Chinese teachers group) 283

Chapter Twelve — The new Paradigm of Linguistics 357

Chapter Thirteen — Prebabel Recovered 375

Appendix 433

本地下载:prebabel-the-universal

二、语言学宣言  《 Linguistics  Manifesto 》

linguistics Manifesto

Amazon.com: Linguistics Manifesto: Universal Language and the Super Unified Linguistic Theory (9783838397221): Gong, Tienzen (Jeh-Tween): Books

https://www.amazon.com/Linguistics-Manifesto-Universal-Language-Linguistic/dp/3838397223

Linguistics is, seemingly, well-defined with some sub-fields, such as, phonology, morphology, syntax, semantics, pragmatics and some applied linguistics. Each sub-field encompasses all nature languages without a unified framework. That is, there is no common ground within or among these sub-fields linguistically to produce a universal language. Historically, the universal language was proclaimed with the economical and political supremacy, such as, Greek, Latin and English, etc.. They can, in fact, be the lingua franca for a short time period but will definitely fade into the history sooner or later. However, after the discovery of the PreBabel Principle in 2009, the linguistic based universal language and the Super Unified Linguistic Theory arose. A unified framework on linguistics is understood now. The following eight issues outline the framework of this Linguistics Manifesto.

1. The “Large Complex System Principle”

2. The three tier hierarchy of axiomatic systems

3. The Martian Language Thesis

4. The “Spider Web Principle

5. Super Unified Linguistic Theory

6. The PreBabel

7. The PreBabel (Chinese)

8. The new Paradigm of Linguistics

 

三、伟大的红楼、伟大的汉文

—-http://www.chinese-word-roots.org/The%20Great%20Vindications.pdf

GreatVidiication

沉冤大白 (The Great Vindications)

—- 為 “紅樓夢” 與 “漢語文” 平冤

Copyright © January 2013 by

Tienzen (Jeh-Tween) Gong

Published by Chinese Etymology Institute

Contact address:

P.O. Box 4794

Diamond Bar, CA 91765

Web addresses:

http://www.chinese-word-roots.org/

http://www.chineseetymology.com/

http://www.chineselanguageforums.com/

http://www.prebabel.info/

 

目錄 (Table of Content)

自序 (Preface)

(Part one) 沉冤大白 — 為 “紅樓夢”平冤

第一章: 評 “紅樓夢” 的 三大原則 (page #)

第二章: 普世價值一 (宿命與自由意志)

第三章: 普世價值二 (性事、愛情 與 儒家神學)

第四章: 先評 “中國的三大奇書”

第五章: “紅樓夢” 的宗旨 — 三綱

第六章: 原書 與 續集

第七章: “紅樓” 的仙佛世界 與塵世的因果報應

第八章: 色、 情、 淫與 意淫 (一)

第九章: 色、 情、 淫與 意淫 (二)

第十章: 色、 情、 淫與 意淫 (三)

第十一章: 紅樓中的儒家禮教

第十二章: 紅樓中的仙佛因果與緯讖

第十三章: 高鶚的續集 與 老紅學

3(Part two) 沉冤大白 — 為 “漢語文” 平冤

第十四章: 百年沉冤 “漢語文”

第十五章: 語言學的 夢想

第十六章: “一二三萬” 的語文

第十七章: 丟死人的 “沉冤”

第十八章: 最偉大與完美的 “語法”

第十九章: 最偉大的語文

(Part Three) 沉冤大白: The new Chinese Etymology

Chapter 20 —- The background history before this new Chinese etymology

Chapter 21 —- The claims of this new Chinese etymology

Chapter 22 —- The only axiomatic human language

Chapter 23 —- About 形 聲(phonetic loan) and 會 意(sense determinators)

Chapter 24 —- Accommodating a verbal universe by the written system

Chapter 25 —- The evolution of Chinese etymology and the verifications of four premises

Chapter 26 —- The Conceptual Language and Super Unified Linguistics paradigm

Chapter 27 —- Wrong to the young students! (誤 人 子 弟)!

Chapter 28 —- 500 examples of this new Chinese etymology

 

本地下载:The Great Vindications

 

 

转曹则贤开讲:什么是相对论?| 2021跨年科学演讲

原文:什么是相对论?曹则贤  2021跨年科学演讲

https://mp.weixin.qq.com/s/gilitkUkx3YUhDkXwJdLkw

20210103171548

2020 最后一天了!

昨晚 7 点,我们搞了件大事!

图片

由中国科学院科学传播局、中国科学院物理研究所与长三角物理研究中心(中国溧阳)联合主办,中国科学报社、中国科学院大学协办的2021“新年悟理”跨年科学演讲在北京举行,中科院物理所曹则贤研究员现场开讲《什么是相对论》,北京广播电视台著名节目主持人春妮受邀担任现场主持。

出于疫情防控考虑,本次跨年演讲严格控制现场观众数量,以线上直播为主的形式开展,共有数百万人次通过直播方式收看了这次演讲。同步直播的媒体包括:

图片

我们用这种硬核又不失有趣的方式告别特殊的2020年,迎接一个更美好的2021!

昨晚直播结束很多小伙伴表示很喜欢这次“新年悟理”2021跨年科学演讲的内容,所以课代表连夜给大家整理了全文,错过昨晚直播的小伙伴们今天可千万不要再错过了,点击下方卡片即可观看跨年演讲全部内容(视频后还附有文字稿哦)。

哔哩哔哩曹则贤2021跨年开讲:什么是相对论?【新年悟理】


本稿由小编整理自现场演讲。

尊敬的各位来宾,远方屏幕前各位亲爱的朋友们大家晚上好,这里是中国科学院物理研究所,我是物理所的职工曹则贤,感谢大家参加今年的跨年演讲。

今年是非常艰难的一年,但是我们国家还是欣欣向荣,在这样一片祥和的气氛中迎接新年。有这样不幸中的万幸,我觉得除了因为我们有坚强的领导和伟大而又自律的人民,还因为我们的国家热爱科学、相信科学、崇尚科学,并且以极大的热情拥抱科技的进步。

人类社会经历过三次工业革命,每一次工业革命都是源自物理学的革命性进展,并带来物理学的革命进展。 中国错过了三次工业革命,但是我们现在已经初步完成了工业化进程,并且率先呼应工业 4.0 时代的到来。在 2020 年

  • 我们北斗系统全面建成,并且已经能够向全世界免费提供服务;
  • 我们的奋斗者号,深潜器下潜深度是 10909 米;
  • 我们的嫦娥五号,从月球带回来了 1731 克的月壤样品。

这一切都是了不起的技术进步,都是让我们为之非常自豪的进步。中华民族是一个伟大勇敢的民族,她也一直是一个追求智慧的民族。我们不仅要为这个世界提供产品和技术,我们还要有能力为技术提供科学、为科学提供思想、为思想提供能够深入思考的大脑。而这一切,都要求我们早日把我们的国家建设成一个具有深厚科学素养的国家。

我们都有受教育的权利,我们还有受最深刻教育的愿望,有掌握最顶尖科学知识的愿望。21世纪是技术超越了神话的时代,我个人觉得物理学应该成为我们每一个人的知识标配

谈到物理学,大家可能都知道物理学有两座高山,就是我们称之为近代物理两大支柱的学问,一个是量子力学,一个是相对论。去年此刻也是在这儿,我们一起领略了量子力学的神奇和费解,今天我邀请大家一起,以轻松愉快的心情来领略一下相对论的厚重与深邃。

#“一切都是相对的”

提起相对论,大家可能都会想到这样的场景——孪生子佯谬、还有《星际穿越》和《回到未来》这样的电影,以及“一切都是相对的”这样的哲学梦呓。这样的知识其实不足以构成我们对相对论的理解。所以在 1923 年,有一位 21 岁的英国青年叫狄拉克,就对课堂上教相对论只会教“一切都是相对的”这么一句空话感到非常恼火。他决定自己开始学习和研究相对论,当然同时也伴随着研究量子力学。到了 1926 年,三年以后的他已经为量子力学的创立做出了伟大的贡献。而 5 年以后,仅仅到了 1928 年他就写出了这样一个方程,

这个方程就是相对论性量子力学方程,现在我们管它叫狄拉克方程。

这个方程后来写到了狄拉克的墓碑上,也是我们人类物理学史上浓重的一笔。狄拉克方程可以用存在反粒子予以诠释 (不是显然地预言反粒子的存在!)。这个方程提出以后的 4 年,1932 年,正电子就在宇宙射线和原子和相互作用的过程中被发现了。

狄拉克的这个例子给我们什么启示呢?我个人觉得就是面对学问怀有敬畏心才是正确的打开方式,要学你就当真学,要学你就学个底儿掉

我在跨年科学演讲上讲量子力学和相对论,很多同事跟我说,要努力地把它讲得浅显易懂。我说不对,我不做这个事情,我想做的事情就是要告诉大家,就我能够读到的内容,量子力学到底是什么样子的,相对论到底是什么样子的。我觉得我们应该作为一个老师,作为一个够岁数的长辈,我们有义务给年轻人,给民众讲清楚量子力学和相对论——当然还包括经典力学,电动力学,规范场论等等这样一些学问,到底是什么样子的。这是我们的义务,也是我们科学院对社会的一份责任。

所以说本次讲座我讲的内容可能是走马观花,但这套 PPT 尽可能包含了多而全面的内容,也包含那些经典的文献,希望一些年轻的老师,读大学的,读研究生的朋友们,未来拿到这份 PPT 的时候,大家能够认真学习一下。

#相对论是什么样的学问?

相对论到底是什么学问?历史上能和它媲美的有两个其他学问,一个是热力学,还有一个是规范场论,这三门学问都是从原理出发,一点点构造的学问。相对性原理是相对论的核心,是我们构造物理理论必须满足的要求(postulate)。我们在汉语里把它翻译成公理,这是错误的,实际上它是要求,你构造的原理就要满足它的要求。相对论的发展是一个长达 300 年的过程,在 1915 年底过新年的时候,在爱因斯坦得出引力场方程的时候达到了顶峰。它是物理现实的内在和谐与数学表达的形式美学之间的相互激励的结果。这里有一个关键词——变换不变性,这是相对论的核心思想。接下来我们就一起看看相对论从当初最朴素的思想,经过狭义相对论、广义相对论这样一条思想河流上,到底有着多么迷人的画卷。

物理学主角就三个东西,时间、空间、物质,当然最后都是落到物质上。物质本身的存在让我们有位置或者有空间的感觉,而位置的变化就是运动,让我们有时间的感觉。如何理解时间、空间以及物质之间的关系,就构成了我们物理学这样一个主要的基石。 大家知道时间和空间是靠光(速)联系的。对于物质来说,

  • 物质有一个叫做电荷的标签,也是顺着那个方向,人们发展出了电磁学、电动力学和光学;
  • 物质还有另外一个标签是质量,顺着质量就有一个引力的问题。
  • 当然还有其他的一些标签,像同位旋等等,就会引起规范场论的出现,这里不细讲了。

关于物理学到底学到什么地方算深邃了呢?我临时抱佛脚,引用杨振宁先生的一句话。

20 世纪物理学真正的辉煌之处在于对一些重要的基本概念,包括时间、空间、运动、能量以及力的深入理解。

这是杨先生的观点。由此我们可以看出世界上那些最伟大的物理学家,他的学问一定体现在对时间和空间概念上的理解。

我举几个例子,在业余时间里参与了量子力学和相对论的创造,并且自己创造了规范场论的这样一个大数学家赫尔曼·外尔(Hermann Weyl),他的《空间、时间和物质》(Raum-Zeit-Materie)这本书,就是一遍一遍地重印,一遍一遍影响着顶级的物理学家。

埃尔温·薛定谔(Erwin Schrödinger),就是那位“著名的养猫专业户”,他著有《时空结构》(Space-time structure)。而今年获得诺贝尔奖著名数学家罗杰·彭罗斯(Roger Penrose),他的这本书《旋量与时空》(Spinors and Space-time),也是非常著名的一本著作。学到去理解时间和空间的关系是一个物理学家要达到的基本高度。

图片

20210103172222

谈论时间和空间,我们是怎么认为的?我们认为世界是三维的,还有一维的时间。这是一般物理学教科书的写法,等到进入狭义相对论的时候,我们会把这个 前面再加上光速 ,因为 和空间是同一个量纲了,这是狭义相对论时间和空间缝到一起了,这就叫时空。正确的描述还需要在这个地方应该加一个虚数,也就是 ——空间加上时间构成的一个数,有四个单元的数,就叫双四元数。一般相对论的书里那些概念为什么搅缠不清呢?就是用的数学不对,或者用的数学不足以反映时空的关系。所以要想真正学会相对论,要多学一些代数和几何的知识。

时空有哪些特征?首先要知道有度规,也就是空间里面距离是怎么量的。另外知道空间的近邻关系,才知道里面怎么输运、怎么做微分。

相对论的内容我们就有这么几个部分,我们先聊聊

  • 朴素相对论(Primitive relativity)
  • 伽利略相对论(Galilean relativity)
  • 狭义相对论(Special relativity,也称 restricted relativity)
  • 非常狭义相对论(Very special relativity)
  • 广义相对论(General relativity, 也称 generalized relativity)

一般书里能提到的相对论就是狭义相对论和广义相对论的一丁点皮毛,包括后续相对论的发展,还有整体相对论,我还会再聊几句都是非常崇敬的爱因斯坦的轶事和其他成就。

#朴素相对论

谈谈朴素相对论,朴素相对论说的是什么呢?大家看一个景象,这是我们大家都非常熟悉的景象,晴天的时候月亮会从东边缓缓升起。可是在人类几千年的文明史里,没有哪部文学作品会给你描述地球如何升起的景象,直到有一天我们的人类自己能够进入太空的时候才想到这样的景象,地球出来了,这个蓝色的球非常漂亮,这说明什么?这说明这个景象始终是从我们脚底下能看到的景象,我们从来没想到如果把我们的观点(point of view),也就是你看问题的出发点挪到别的地方的时候,你是可以看到其他景象的,但是我们没有这种自觉。 所以养成换个观点去看世界的习惯很难,这也是为什么大家经常吵架的原因,我们总是从自己的观点看问题,而不是从别人的观点看问题,虽然很难,但如果养成了这种习惯其实非常有用。

图片

人类文明史上,公元 1600 年前后就有一个德国哲学家,开普勒养成了这样的习惯。开普勒年轻的时候遇到了什么事情呢?就是要研究这么一个问题,这是火星的观测数据:

图片

有八个退行点的一团乱麻,拿到这样的观测数据以后接下来的任务就是要写出它的方程,可是这一团乱麻怎么写出它的方程呢?写不出来。

有一天开普勒想到我们有一套从地球上看到太阳的数据,如果我把火星的数据减去这样一套数据,那不就是相当于从太阳上面看火星的轨道了吗?这么做了以后,他发现火星轨道差不多和学校操场跑道一样,是闭合凸的曲线,凸是比较重要的事情,这样的曲线就比这团乱麻好研究多了,自然而然你会看到原来行星的轨道是绕着太阳这样“火炉子”的简单闭合曲线

我们从地球上看到的火星的运动规律和现在得到的相当于从太阳上看到的火星规律应该是一样的。因为什么呢?因为仅仅是换一个观点,你就看到了不同的世界,你大概不会相信因此世界的规律就变了。所以说,我们换个观点看到那个世界也会让我们得到同样的关于这个世界的规律。

在这个基础上,开普勒就总结出了所谓关于行星运动的三定律。可能大家都记得,

  • 第一个定律是说(太阳系的)恒星的轨道是绕太阳这个炉子(Focus, 炉子!)的椭圆;
  • 第二个是说单位时间内行星与太阳的连线扫过的面积相等;
  • 第三个是轨道周期平方与轨道半长轴立方为一个只依赖于太阳的常数。

但是对这样的问题,我们的大学教科书里不能停留在 400 年前简单的描述上。开普勒定理,从应用技术上来说有 bug,所以我们发射绕月轨道的时候要比简单的椭圆复杂得多。开普勒三定理有非常深刻的内容,玻尔理解原子光谱分离能级形成的工作也是看的开普勒三定理,这比我们今天大学课本里理解的深刻得多——开普勒三定理是量子力学的入口。

开普勒由此总结出了行星绕太阳运动的轨道,这就是窥透了上帝的秘密,开普勒全集里有这么一句说,

我诚实地承认这项成就让我感觉我胜过你们人类!

这比高考的时候考个全省第一感觉好多了。

图片

开普勒的事例就是朴素相对论的一大成就,如果我们用数学表达是什么意思呢?就是假设这个世界满足的规律是这样一个方程 ,有位置 ,有时间 ,还有我不知道是什么的东西 。如果规律是这样的话,你把空间挪一下,时间简单挪一下,这个方程还应该成立,。

有一句话说,许多科学都存在在古老的智慧里,我信。比如这样的狭义相对论,可能就存在北京西山大觉寺的一个匾额里,这个匾额是什么?是这样四个字“无去来处”,相对的参考点不重要,这是非常非常有趣的智慧

我觉得读会了朴素相对论,大家回过头来再去读陶渊明的《桃花源记》就明白了,你边走边做一个记号,但所有记号都是对称的话,你发现它一点用都没有,因为它满足对称性。这是非常有趣的案例。

#伽利略相对论

图片

我们讲完了朴素相对论,就进入了伽利略相对论。伽利略是意大利人,被称为近代物理之父,也是近代科学之父。你看他给我们创造了多少东西——比如说单摆的周期公式、落体的公式、传说中的比萨斜塔实验和所谓的惯性质量等于引力质量。但是关于惯性这个概念,大家看一看伽利略是怎么得到的。

伽利略说将一个小球从一面斜坡滚下来,会在对面斜坡上差不多达到相同的高度。如果把对面斜坡坡度变小一点,要到相同高度,顺着坡走的路会更长。这个可以理解,这叫观察。

但是观察需要要上升到抽象和理性思维,也就是这样一个极端的情形——假设对面的斜坡坡度等于零,是平的。如果刚才小球运动的的趋势、规律还是对的话,这个小球滚下来以后要努力想回到刚才的高度,但是这个斜坡不管怎么往前滚又没有高度,请问它能怎么办?最终的结果就是这个小球只能以原来的速度,顺着原来的方向一直滚下去,这就是对于惯性的理解。后来被纳入了牛顿三定律的第一定律,这是伽利略做到的。

伽利略在 1632 年《关于两个主要世界体系的对话》这本书里,给我们描述了这样一个情景:假设你坐在一个大船里面,你还带上了蝴蝶、苍蝇、鱼缸里还养着鱼,船舱还漏水。你发现蝴蝶飞和地面上飞是一样的,鱼缸里鱼的游动和家里的也一样,顶上的滴水也是直直滴到下面的,你从这些现象的观察里面是判断不出这个船的运动是不是匀速运动的。

在我们老祖宗的文献里,对这个现象也有精确的描述。东汉时期《尚书纬•考灵曜》里面有一句话,

地恒动不止而人不知,譬如人在大舟中,闭牖而坐,舟行而不觉也。

再比如说像王充的《论衡》,这就是每个物理学大学生要学的基础课,什么叫测量。很多同学都没学过测量,就来做物理类实验研究生了,我们老祖宗这方面的学问很多,非常遗憾的是没能形成一个科学的体系。

伽利略的相对论想说什么意思呢?可以用位置 、时间 和“不知道是什么”的参数 描述世界的规律,

而把位置加上常数乘上时间的话,这个方程还成立,

这个就是伽利略相对论。

图片

和刚才朴素相对论一样也体现在一句古老的智慧里,还是在我们西山大觉寺有一块匾额,这四个字叫“动静等观”。不管你是静止的还是运动起来,从规律的角度来说,你应该看到的是同一个世界,非常酷的四个字。

现在我们有了伽利略的相对论,让我们回头看一看我们已经学的学问,比如说经典力学和电磁学,看看满足不满足伽利略相对论。我们看牛顿第一定律,说任何不受外力影响的物体保持静止或匀速运动,这个词是 inertia,原意是懒。我想告诉大家惯性质量,质量惯性是一个词。牛顿第二定律说,置于外力下的物体,加速度正比于合力,比例系数为质量

牛顿第三定律说,作用总伴随着反作用。大家如果看法国一个电影《放牛班的春天》,你会发现那里老师惩罚孩子的时候就会说“作用”“反作用”,没有“力”这个事情。这个本意是说这个世界上存在着相互作用,但是后来我们发现这个道理竟然也是不对的。海森堡用一个交换作用的概念把相互作用又上了一个层次,这个我们以后再讲。

图片

牛顿力学是不是满足伽利略相对论呢?加速度等于力,加速度是位置对距离的二阶微分,

把距离或者位置加上一个常数乘时间的话,两次微分根本不变,加速度这一侧是没有问题的。是否满足伽利略相对论就看力的形式,力到底是什么形式呢?就要看具体的情况。如果是相互作用的话,会写成两个距离之差 ,这样就一定满足伽利略相对论。

图片

我们用这个眼光看牛顿引力的话,牛顿引力是两个质量体之间的相互作用,万有引力下的运动方程如上图所示。这样的运动方程就满足伽利略相对论,所以说牛顿力学为什么没有更高级的相对论呢?因为伽利略相对论就挺好使

如果我们用伽利略相对论去考察我们的电磁学的话,你会发现有问题了。为什么呢?因为在电磁学里,一个电荷受到的力叫洛伦兹力,运动方程为:

这个地方明显出现了速度这样的变量。伽利略相对论相当于速度有个平移 ,改变了常数,你把速度这一项改变了以后,运动方程左边是不变的,代到右边这一项就变了,所以伽利略相对论是不适用电磁学的,或者电磁学是不适用于伽利略相对论的

一个理论如果不适用于某个对称性的话,说明什么?说明可能正确的对称性你还没找着,所以你别着急。

时间-空间变换与物理学

事情往下,这个时候我们就可以总结一下关于时空的学问了。大家感觉一下,到这个时候那些大物理学家就能够感觉到事情很难了,为什么呢?你会注意到伽利略相对论里,时间和空间的变换是十个参数的数学问题,大家看时间是一个,位置是三维空间的三个参数,速度是三个,转动本身还是三参数的,所以时间-空间变换

是十个参数的东西。

如果你把时间和空间缝到一起,就是我们常说的四维空间。四维空间平移是四个变量,转动是六个自由度,六加四还是十个参数。也就是说要想玩这一套东西,你要习惯于,或者玩一个十参数的参数空间,这就是为什么我们在一些宇宙学或者天体物理会读到十参数这样“比较吓人”的概念。这其实是说简单的事实。大家知道球面在平面铺开是铺不开的,必须在三维空间才能铺成直的,所以我们打篮球、打排球,球面只能在三维空间存在着。

如果你认定有一个四维弯曲空间的话,在几维空间里才能被铺展开是直的?那就是十维,往下事情就有点难了。物理学我们一直在研究变化,但是物理学研究变化的过程中追求的反而是不变,是对称,是等价这样一些概念,这个词请大家一定记住,等价这个词是贯穿整个物理学,包括欧洲哲学和政治经济学的观念。 你读热力学、读马克思主义理论其实是同样一个词,等价,大家一定要记住这个词 Equivalence。既然是谈论对称、等价,我们知道群论才是物理学的正确语言。

群论这个概念的引入是 1832 年一个法国小男孩 Galois 引入的,这位老兄十七八岁的时候就做了很多关于群论的东西,二十岁的时候给我们创立了一个叫群论的物理学的语言,所以说我每读到这个时候就特别想,我们有什么理由学不会?人家创造的时候才十六七岁

我有一天认识到群论里面,群的定义有一个非常重要的定义,就是群元素有逆。我突然意识到逆的存在是保证了相对性,这也就是为什么群论是相对论语言重要的一点。

我给大家举两个例子,比如说大家都比较熟悉的正多面体,你可以把它看成是球形液滴的不断变形,但是有一个东西是不变的,就是它的顶点数减去边数,加上面数始终等于二,

其中 是顶点数, 是边数, 是面数,你们自己数一数。这个公式就是欧拉定理。

或者举另外一个例子,这是标准平面空间圆的方程

如果把坐标转动一下,

得出新的坐标还是一个圆的方程

所以说一个圆我们转动的时候,物理上不变,这个就是数学上它的不变。你注意,我们谈论怎么变,怎么变化,怎么变动,但是实际上我们始终在追求理解那个不变。 这个理论我刚才举的两个例子都是特别简单的例子,大家一定要学会看到例子的时候要追中间的实质,糖炒栗子吃的是里面的东西。

图片

实质要上升到方程的层面,方程都是不变的。哈密顿方程如图所示,如果你对里面位置和动量做一个变换的话,哈密顿要求你变换出来的方程和原来的方程必须给我长得一模一样,大家记住没有?是坐标变换以后你得到的方程要和原来的方程长得一模一样,这样的变换才叫正则变换,而这个方程因此才成为了正则方程,这是我们整个学经典力学里面最核心的地方。

学会这个方程,再往下一步学哈密顿方程,你再进入统计力学和量子力学就简单了。为什么我们学统计力学和学量子力学的时候觉得那么难?那是因为经典力学你根本就没学。

这样一个关于变换和不变性的理论,到了1918年就达到了高峰,有一位叫艾米·诺特(Emmy Noether)的女士在这一年发表了这篇著名的叫 “不变的变分原理” 这样的文章,把对称性和守恒性连接起来,才有了真正意义上的理论物理,做这个工作的时候,这位女士才36岁,最重要的是艾米·诺特女士是一个文科毕业生。

很多人说变换不变性你说了半天我也没理解,其实特别好理解,就是我们世界上有一个叫做婚礼誓词的东西,那是对变换不变性的最好的诠释。大家回忆一下婚礼誓词是什么,它的内涵是

天可以变,地可以变,我可以变,但是你得对我好这一条不许变。

这就是变换不变性。懂得这句话,物理学你就学会一半了。

有了这样一些心理准备,我们现在就可以谈学问了,进入平常大家所说的相对论,狭义相对论。

#狭义相对论

狭义相对论开始于什么呢?开始于麦克斯韦方程组,

根据电磁学感应定理原本最后一个方程是左边一项右边一项,麦克斯韦加上了加号右边的这一项,非常伟大。加上这一项的伟大意义,杨振宁先生以九十多岁的高龄去国家天文台去年的讲话,大家可以去找顶级科学家怎么谈论这一块的,很多老师竟然对加上这个东西觉得无所谓,一笔带过,这个实际上是改变我们世界的东西。

引入 洛伦兹规范

方程变成了弦振动方程的模样

写成这样的方程,世界就改变了,因为这个方程是人们已经熟悉的琴弦的振动方程。琴弦振动的时候会向空气里面传出声波,那么我的电磁现象能够写成这样的方程,难道世界上电磁还有波?

麦克斯韦说:

应该有电磁波!

图片1887年,赫兹用这样一套交变电路演示了(可能)电磁波,这套装置就是电报的原型机。

一个德国人说我来搞定,于是在 1887 年赫兹就用上图所示这样一个装置打出火花,用简单的金属线栓着两个金属球之间的缝隙也看到了火花,这被当做存在电磁波证据的实验,其实它仅仅是能说你这个地方的东西能够飞到远处,后来这个实验装置本身产生出了著名的东西,叫电报

但是赫兹做出这样装置的时候,他自己都没认识到其意义。当他的助手问他,你做这样一个实验的意义是什么?赫兹说,能够证明麦克斯韦非常伟大。助手说,那还有没有什么用?赫兹说,这个真没用。但是这个消息传出去以后,有一个 15 岁的意大利小男孩,正好就在德国和意大利中间的阿尔卑斯山上度假,他听说有一个火花在这个地方打出来,在另外的地方也闪现了,他觉得可以发出信息,这个小男孩就是电报的发明人马可尼,所以我们做实验的时候,任何结果都是结果,千万别随便扔。

既然有电磁波,你去计算一下电磁波的速度,发现和当时测到的光速速度差不多,所以让人怀疑光难道也是电磁波。如果光也是电磁波的话,这个速度就成问题了,因为这个地方的速度是从这两个常数 和 算过来的,老师做题的时候都会说水相对于河岸的速度是多少,船相对于河岸的速度是多少,当我们谈论速度的时候,始终都会说相对于什么,速度是多少。但是我这地方的速度是从两个常数算过来的,没有参照系的事。

回顾一下从麦克斯韦方程组得出麦克斯韦波动方程,到出现电磁波验证的问题,我个人是非常感慨的。电磁波方程的推导,是严谨的推导;而电磁波的演示,是坦诚的验证,而且验证的这个人一句大话都不往外说,这一点相比如今很多实验是“心里有鬼才画鬼”的实验,这样的人和这样的事才尤其值得我们尊重,当然也更加正确。

现在我们有一个电磁波方程

有一个德国人说:把这个地方的时间和坐标变成这样一个、的时候,方程的形式就可以不变。

这可以说是个数学游戏,也可以说是对光本身的理解。当时的学问叫球变换,一团火光从中心向外发射的时候就是球形出去的。而如果运动的时候,这一团火光看起来还是球形的,这就是球变换。 光学书里面常见的错误就是球面波这个翻译,这是错的,是球波,不是球面波,是从光源算起,整个空间是充满的,而不仅仅是波前的球面。而洛伦兹变换就是让球还是球的变换,大家一定要记住这一条

接下来很多人参与研究这样的变换,洛伦兹,拉莫尔(Larmor)都来研究它。到了 1905 年,法国一位大神庞加莱(他研究了一个特别小的问题,三体问题,就被我们中国的刘慈欣先生写成了小说,风靡世界)就说,这样一个变换应该有一个重要性质——应该构成群。构成群是什么意思?不用管,就知道我们这个大神说什么就是一言九鼎。庞加莱说这个变换应该叫做洛伦兹变换,于是这事就叫洛伦兹变换了,谁也没办法。提醒大家一句,相对论的精髓就是这样一个变换构成的群叫洛伦兹群,如果你把简单的时空平移再加上以后,那就是更大的群,叫庞加莱群,是狭义相对论的学问。不用这样的概念谈论的相对论都不是相对论,请大家记住。

图片

怎么去推导这样一个变换?尤其是对于研究生、大学生来说这个变换怎么推导呢?特别简单,如果你懂这些道理就特别简单。

  • 第一条,两个坐标之间首先要满足变换是线性变换;
  • 第二条,要保证他们俩的平方差不变;
  • 第三条,要求构成群。

按照这三条要求的时候很轻松的就能推导出洛伦兹变换,大家不用去记,请大家记住很重要的一条东西,你学科学的时候,当你理解的时候你就发现特别好记了,过去的东西不好记就是你没理解,弄不清楚它之间的关系。

有了这样一个洛伦兹变换,并且构成群的性质,我们想说的是什么呢?一是变换这里有个参数是速度,再变换一次还有速度这个参数。既然构成群,两次变换可以通过一次变换达到,这一次变换的参数 和刚才的 、 有什么关系?就是我们相对论书里见到的,是中学时候学到的速度相加的公式。

这个公式有一个性质:

、 都小于 的话,你加出来的结果也小于 。

“光速是质量粒子速度上限”,“光速是常数”等等,你经常有听到这样一些话,但是这个地方是速度本身作为一个参数和 的性质没牵扯到一起,光速一定要作为一个特殊对象要另外理解,我再提醒大家光速最要命的地方是,它没有参照物,就像一般人互相会比谁比谁更有钱,你发现皇帝跟谁比有钱?因为天下东西都是他的,他没法比,他不可以跟你比。

现在的问题来了,关于电磁波,关于电磁波的变换,关于速度的认识,关于这里面变换构成群的认识,到 1905 年都完成了,而这一年爱因斯坦 26 岁,仅仅是专利局的一个小职员,请问为什么发展了相对论这样一件事情会落到了他的头上。

大家想过这个问题没有?1905 年狭义相对论几乎所有内容都在了,为什么创立了狭义相对论这样一个名声落到了爱因斯坦这样瑞士专利局三等技术专家的头上?

这出在一个很要命的问题上。大家都戴过手表,会发现手表这个问题很要命。过去戴手表的时候,一屋子里只有一个人戴手表,我们是知道几点的,但有两个人戴手表就不知道是几点了,因为大家手表显示的数不一样。以前机械表误差更大,据说巴黎市政厅和巴黎火车站时间都相差很大,这很麻烦。所以大家记住很重要的东西,钟表不能告诉你时间,与它相媲美的还有另外一个问题,就是没有任何一个温度计是测温度的,我们每个学物理的人都要思考这一问题。温度计从来不测温度这个问题我们有空再聊,今天我们单聊钟表不能告诉你正确时间,这是要命的问题。

钟表不能告诉我们时间我们要钟表干嘛?我们来思考,钟表有什么问题?我们先看假设两个火车站之间各自有个钟表,会出现什么情况?我们有一列车从北京出发,发电报给上海火车站说:我的列车八点钟开了。而你在上海火车站接到这个电报的时候,你会发现,电报没有任何意义。因为我哪知道你这个钟表八点钟是什么时候。要想让这句话有意义,那就要建立起校准的过程,校准怎么校呢?这里需要靠光(电报)建立起联系。

假设我在 时刻从甲火车站发一个光信号,到乙火车站的时候再反射回来,反射信号在 时刻被接收到,此时,再往乙火车站发一个信号。而对乙火车站来说,收到第一个信号并弹回去的时刻是 ,第二次收到信号的时刻是 ,如果 与 相等的话,那两个钟表量度长度是一样的了。

如果我进一步要求 ,那这两个钟表的指针就调到了相同的位置,而且转动的速度一样,我们就可以说这两块钟表校准了。但是问题还没完全得到解决,因为在火车跑的过程中,列车长也得研究怎么校准时钟。比如说北京站发出去之后,北京站站长就不管了,上海站站长很着急,你到哪儿了。火车上列车长说我九点过济南了,又没意义,因为火车是运动着的。这就有运动和静止的钟表如何校准的问题,而爱因斯坦一战成名的文章就是因为这个问题,而我们中英文教科书里都没有提这个事情。

看看爱因斯坦多伟大,这位瑞士联邦专利局三等技术专家,瞄准了静止的钟表和相对运动的钟表之间如何校准的问题,冥冥之中正好这些因素就凑到一块了。 狭义相对论的三个关键存在,火车、电报、钟表,关于这段的故事,请大家有空读《爱因斯坦的钟表和庞加莱的地图》,讲得非常详细。

爱因斯坦给出一个方程,

图片

这是一个微分方程,这个微分方程的解就是洛伦兹变换,神奇不神奇。当然别人是从已知的地方推出来的,而爱因斯坦竟然从这样一个技术方面的工作导出了方程,这个方程的解是洛伦兹变换。当然了仅仅是得出这样一个别人已经知道洛伦兹变换的结果并不会造就你的伟大,所以说爱因斯坦会有更深刻的思考。

比方说关于相对性原理,一个物理过程相对它静止看到的规律和相对它运动看到的规律应该是一样的。可是许多人仅仅是会背这样一句话,你拿它用到具体问题上了吗?爱因斯坦用到具体问题上,我们说一个原子向两个方向发出两个光子的过程,相对于静止看,是满足能量守恒、动量守恒。你相对它有一个速度 ,还满足动量守恒和能量守恒,你把这两种情形的能量守恒和动量守恒四个式子写出来的时候,这四个数学式子就可以来回倒腾,得到一个很重要的结论,

原子发光的过程原子要“变瘦”,质量要少,这个大家也能理解。你跑到操场上,连跑带喊的,时间长了你也瘦。所以原子发光的过程质量会减少,但是重要的是减少多少。从这个公式出发爱因斯坦考虑了这个过程,减少的质量乘上光速平方应该是光的能量。但这样一个作为狭义相对论标签式的方程 是普朗克最先写出来的。请大家记住非常重要的一条,第一个对相对论做出响应的大物理学家就是普朗克,这个世界上第一个相对论方面的博士就是普朗克的博士,普朗克是相对论的奠基人之一。

核化学进展表明,我们发现原子核裂变的时候,原子核质量确实是减少了,减少的部分变成了动能。但是这样一个思想,包括这样一个公式 的出现,其实根本不用等到 1905 年。在 1903 年一本意大利语的杂志里,一个意大利工程师 Olinto De Pretto 早就写出这个公式了。

狭义相对论对力学和电磁学的改造

图片

可以看到经典电磁学和经典力学爱因斯坦学得很好,既然是狭义相对论就一定用四矢量谈论问题,不要再将时空和空间分开了。这里不是嘴上说不是分开的,是你的数学表达式不能把它分开。时空是这样的四矢量 ,动量是这样的四矢量 ,前面就是我们常说的动量,后面是能量,这样的四矢量也满足洛伦兹变换,于是我们就得出动量和能量的变换。动量、能量变换有一个性质是四矢量模平方不变,把平方写在一起的时候就得出了下面的这个公式,

这就是狭义相对论运动粒子能量表达式,人家得出这些重要结果的数学推导过程,基本上不超过我们现在高中数学的水平,但是人家会思考问题。

能量、动量有四矢量,要构建角动量的时候是这样的矩阵。

图片

其实里面的 就是我们常说的角动量, 是新的量,表达成相对论统一的,能表达这么优雅的矩阵表达式是我 2019 年才想起来的,关于这一点我非常骄傲。能写出这样张量表达式的时候,洛伦兹变换就是二重洛伦兹变换,我们这个角动量就好解决了。如果大家不熟悉的话,关于电磁场的洛伦兹变换是有的,电磁场张量

就是满足二重的洛伦兹变换的问题

欧洲这帮物理学家可以说是非常的“丧心病狂”,1905 年的狭义相对论出来,到 1907 年的时候基本上就没事了。所以就有问题了,什么问题呢?我们要深入考虑,考虑它的应用问题等等。比如说关于狭义相对论我们一定要特别特别关注这样一个最需要讨论的对象,就是光速,光速是什么。光速在 这个写法里就是把时间的量纲变成长度的量纲,光速是时空的连接。光速在能量和质量相关系的时候,把它写成 这样的时候,光速的平方是比例因子,始终是一个常数,虽然叫速度,但是是没有参照系的一个常数。

所以对光速的理解,光速真的不算速度,或者说就是速度它也不是你说的别的速度,这句话我仿照的是世界的数学物理中心德国北部哥廷根这个小镇子的一句话,这个酒馆墙上刻着“哥廷根以外没有生活”,就算有生活也不是我们这儿的生活,所以光速不是速度,如果你要坚持认为它是速度,那也不是别的那样的速度。

所以说光速作为一个基本物理常数,在这之前还有哪个基本物理常数被发现呢?1900年引入的普朗克常数 。所以为什么普朗克对爱因斯坦的工作特别敏感,率先响应?因为这个世界上又出现了一个基本物理常数。

图片

普朗克与爱因斯坦

普朗克很快就派他的助手去看那个穷困潦倒的爱因斯坦。因为他来自柏林,又是著名大学教授的助手还是比较有钱的,来看爱因斯坦,爱因斯坦就递给他一支特别劣质的香烟,他实在抽不下去,趁着爱因斯坦不注意把烟扔水里了。但是普朗克和这位助手,都成为了发展相对论的人,普朗克某种意义上是爱因斯坦的保护人,他们俩之间算友谊也好,非常有趣,1929年设立了普朗克奖,首届获奖人竟然是普朗克本人和爱因斯坦。

狭义相对论与我们的生活

图片

相对论和我们的生活有什么关系呢?这很重要。相对论一个很重要的意义是打破了同时性具有绝对性的概念,就是两个时间点到底同时不同时不具有绝对性的意义,但是我们很多日常生活又确实需要对时间有某种意义上的绝对性意义。从前我们戴手表的时候大家定时都要把手表上的钮拧一拧,我们现在手机拿出来显示的是同样的时间,为什么这样?因为中国科学院国家授时中心管你这个事情。

光速是一个常数还是整数,也就是说它是个约定的东西,距离、间距等于光速乘常数,雷达、北斗导航卫星值钱的地方实际上是什么?是钟表。我们是通过测量时间间隔来决定两点之间距离的,因为光速这个值很大, 大家可以想象一下,如果距离相差一公里的话,时间相差才是三十万分之一秒。比如原子喷泉钟,据说我们当前的精度可以达到十的负十六次方,这是高精度的表。

当然反过来说,这样一个公式,也就说明光速太大,要想出现有明显可感觉的时间差的时候,这个空间尺度要非常大。比如说宇宙尺度上,我们的探月过程,我们的地球到月亮的距离差不多是 1 光秒多一点,信号来回一趟的时间就是 2 秒多,再加上一点反应时间,差不多是 4 秒,所以就有著名的探月过程,陆月器最后有黑暗 4 秒的说法,也就是最后那 4 秒它的行为只能靠它自己。在地球到月亮的宇宙尺度上才会出现差不多 3 秒左右的黑暗时间的问题,这样反过来也说,就是在我们人的日常生活中,有两三秒的时间差异或者时间延迟的话,我觉得这是可以谅解的,可以容忍的,这也可以作为我们对一个人是否拖沓,是否拖延的判据。拖沓、拖延 3 秒以内的我觉得是可以容忍的,像今天这个天,如果你女朋友让你到外面取外卖,你磨蹭不超过 3 秒不跟你翻脸的话,建议这样的好女孩你要珍惜,继续交往。

关系 和比例系数让我们知道——质量减少一点点,得到的能量是非常大的,这是我们利用核能源的关键理论基础,不给大家细讲了。

#狭义相对论的局限

接下来到前几年还出现了非常狭义相对论之说 (very special relativity),其实说的就是过去的麦克斯韦方程组或者洛伦兹变换这个群太大了,而实际很多物理过程用不到那么大的群,小一点的群,像 群, 群也就够用了。狭义相对论还有一个叫法,意思是加了限制的相对论。这样一个小群只能把相对论限制得更死了,就是这么一个意思,这是 2004 年的工作。

图片

接下来我们看狭义相对论的局限。它是关于电磁学的对称性,不适用于引力的问题。因为我们谈论引力理论的时候,两个物体互相吸引的力我们认为是瞬间就到达的,没考虑引力传播还需要点时间。当然有人说了,我们在考虑电磁学的时候,库仑定理也没考虑两个电荷之间的作用传播需要时间。

后来是怎么弄的?电磁学是这么弄的,就是把距离再减去一个 ,考虑到了时间延迟,这就是著名的延迟势的概念。 这样处理引力行不行?不行,因为这个地方吸引的是电荷,电荷另外一边才是质量。如果你用来处理引力就不行了,这上面本身是质量,前面还是质量,这变成了纠缠不清的一个非线性问题,最后结果不对。

所以说这一套把洛伦兹变换用到了引力理论的方法走不通。

因此到了1907年的时候,当爱因斯坦被邀请去对狭义相对论做个总结的时候,爱因斯坦认识到了这样一个问题,他说我来推广相对论吧。当他把相对论推广了的时候,才有了所谓的狭义相对论。因为你不推广它,没有更加广泛的相对论也显不出原来是狭义的。狭义相对论是 1905 年做出来的,但是 1907 年才有人想到推广他,后来才被命名为狭义相对论

狭义相对论的硬核内容

爱因斯坦开始推广相对论,就是因为他要为整个物理学构造出一揽子关于时间和空间的方案,不能光适用于电磁学,也要适用于引力。 可是怎么考虑呢?这时候你就要对相对论本身的内容有所理解,相对论的内容是什么?洛伦兹变换以及时空距离。最重要的是这个时空距离要表达成一般的几何问题,这个工作是谁做的?据说是爱因斯坦那个不太能瞧得上他的老师闵可夫斯基(Minkowski)做的。

他来自这个世界上最神奇的地方,就是普鲁士的,也就是现在俄罗斯的加里宁格勒,提出哥德巴赫猜想的哥德巴赫,还有康德这些人都来自这个小镇子。在这之前他就有一本著名的书,有多少数学老师?哪个学校的教过孩子们“数”的几何?有哪个学校教过 1,2,3,4,5,6 这些数是有几何的?这就是人家闵可夫斯基高的地方,把时间和空间缝在一起,这就是闵可夫斯基几何问题。

如果你要想从几何的角度推广这些理论的话,就必须有普适性、一般性。四维空间几何的理论,要乘上一个一般的对称矩阵,叫度规的一个东西,就是如何规定空间里面两点距离的一个东西,这是所有广义相对论的关键。

请大家记住,物理学是几何学,懂得这个道理的人,他就知道,量子力学表现的是几何学,因为量子这个词就出现在 1854 年黎曼的那篇著名的几何学论文的第一句的最后一个词,而那里面第一句所表现的思想就是空间的量子化,几何量子化。而到了1924年,玻色就是用相空间的几何量子化,得出来新的黑体辐射公式的推导。而爱因斯坦是熟悉这一套理论的,接下来就有了玻色-爱因斯坦凝聚,这些在我们学起来都是非常艰难的,好像是不相关的学问,他们其实是一体的。

推广相对论

图片

我们看爱因斯坦是怎么推广相对论的。

  1. 引力质量与惯性质量等价;
  2. 参照框架的相对加速度等价于一个均匀引力场。

据说有这么两件事情,其实就是研究一个小物体被大物体吸引的牛顿力学方程。爱因斯坦做的第一件事,就是是认定引力质量和惯性质量等价,惯性质量和惯性质量可以约掉,就是这么简单。

方程左边是加速度,右边是引力势。如果加速度是相对于一个匀加速的参照系,左边就得加个常数加速度,另一边也得加上同样的项,而这个常数就是恒定、均衡的,空间均匀的引力场,参照框架的相对加速度,等价于一个均匀的引力场,这个引力场和加速度凑到一起了。

爱因斯坦说出事了,因为你回顾一下牛顿三定律,第一句话说的是什么?说的是外力等于零的情况下,这个运动是惯性的,可是现在我的加速度和引力分不开了,什么叫加速度等于零的匀速直线运动?爱因斯坦觉得必须把惯性运动这个概念给修正。所以在广义相对论里面,惯性的定义变成了除了引力之外的其他力等于零的情况下的运动叫惯性运动,也就是说从高空往下落的过程中这是惯性运动。

当然做这样的惯性运动也叫自由落体,大家知道自由的下落,说自由下落这个过程是非常 happy 的过程,一个人从高空坠落这个过程是非常 happy 的,什么时候让你感觉到你不 happy 呢,是大地接着你,不让你堕落的时候,痛苦才来的。

据说爱因斯坦 1913 年某一天下午才想明白,原来自由下落的过程是非常 happy 的过程,是感觉不到引力的过程,这个过程是可以当做惯性的,也就是说我可以把惯性运动的概念修订为:

除了引力之外的所有力为零下的运动状态叫惯性。

图片

有了这些认识,原来是说要描述引力的,描述弯曲空间的事情变成如何描述加速度了。怎么描述加速度?我们回忆一下中学物理。有一个简单的例子,匀加速运动。大家想象一下,一辆车从你家地里开过之后,警察来了能看到什么?看到车轱辘印子,好的警察就要通过车轱辘印子判断你这个车是怎么开的。所以说人家很早就有这个思想,一个几何体和一个轨迹都要从他自身去找到描述,不能从外在的世界找到描述。我们知道圆是一维闭合的几何体,我们相当多的同学还有一个特别错误的概念,以为圆有圆心。我再提醒大家一下,圆没有圆心,圆心是引入的辅助的概念。

工人在一个地方要画个圆圈的时候,或者开车的时候画圆圈的时候,只要方向盘打个不变的角度,车会自动画出来圆圈,没有圆心,这是人家西方几何里早就有的思想。有了这些思想你再学人家相对论怎么描述的时候,突然就明白了。

比如说我们学的加速度都是位置对时间的二阶微分,如果回顾描述一条弯曲曲线会用到哪些几何的时候,你会发现人家都是描述位置对距离的二阶微分

而这样一个知识其实在我们的日常生活里都是这样的。比如你如果描述从北京到上海的 G3、G4 高速是怎么描述的?不是给出坐标相对时间的变化,而从来都是车所在的位置相对于起点多少公里处,你告诉我顺着这条路多少公里处就行了,我就能找到你了。所以描述一条曲线正确的参数是这条曲线的长,这样的好处是如果位置相对于轨迹弧长变化的话,你的加速度和弧长本身是垂直的,永远是向心加速度,或者匀速圆周运动告诉我们,加速度和曲率成反比。如果你用这样一个二阶微分公式来写加速度的话,加速度本身就等于轨迹那一点的曲率。于是乎描述加速度这件事情又变成描述曲线怎么弯曲的了,我们需要学的是描述轨迹或者存在的曲面,或者那个空间是怎么弯曲的学问了。

描述曲线怎么弯曲运动以及描述曲面怎么弯曲,这样的一个几何学问又是来自于我们日常生活,尤其是像法国和德国这种地方,生活在丘陵地带的地方,他们的科学家很早做大地测量的时候就知道大地是弯的,怎么在地图里把弯的事情都给表达清楚,就是他们在实践中所创造的学问。据说那个数学大神,被称为数学第一人的高斯,就是一直在忙着测德国地形如何弯曲的过程中发展出了测地线这个学问,在这个过程中接到了他家里派人,匆匆忙忙赶到工作地点送信的,说您赶紧回家吧,您夫人不行了。高斯竟然说,再等一会儿,我马上就完。

在这样一个过程中,高斯、黎曼他们完成了对弯曲空间如何描述的这样一门学问,当然这门学问如何描述弯曲,还有牛顿,以及还有一个法国 16 岁的少年克莱洛,写出了二维平面曲线和三维空间曲线。

1729 年克莱洛写出这样公式的时候仅仅 16 岁,但是在论文后面写出了一个要求,我要当院士。16 岁是未成年人,不能让他当院士,所以就被拒绝了。两年以后,他又写出了三维空间曲线曲率的表达式,就是我们学经典力学里面三维空间标架,切线、法线和第二个法线标架,就是克莱洛 18 岁的时候给我们引进的,他在论文后面又写出这样的要求,我要当院士。大家实在是没脸再拒绝他了,所以克莱洛 18 岁当上的院士。

这些曲率的公式就不给大家讲了,但是越弯曲意味着蓄的能量越大,这一点我们的老祖宗早就告诉我们了,那就是弓。弓拉得越弯力越大,曲率和能量密度的关系我们应该是知道的。爱因斯坦他们后来得到相对论场方程更多借助于材料科学和结构力学方面的知识,就不跟大家讲细节了。

现在我们知道,我们描述时空弯曲就是描述加速度,描述引力也是描述加速度。加速度、引力、曲率、弯曲时空,这些东西凑到一起了,现在我们只需要学会给定弯曲时空,我们知道弯曲时空两点之间距离,就能求出它的曲率,这是爱因斯坦要学的学问。

图片

这一套学问爱因斯坦会不会呢?爱因斯坦不会,这也正常,谁的学问都是从不会到会慢慢学的。但是爱因斯坦不一样,爱因斯坦是贵人,有人相助,谁呢?爱因斯坦的大学同学马塞尔·格罗斯曼(Marcel Grossmann),给爱因斯坦安排了在专利局的工作,思考火车、钟表和电报,于是有了狭义相对论。

爱因斯坦从 1907 年差不多干到 1912 年、1913 年,有很多种方案,最后都不行。到这个时候才明白了

要描述引力,需要有能够描述弯曲、加速度、曲率、弯曲时空的曲率的数学。

于是爱因斯坦问格罗斯曼有没有这方面的数学研究,格罗斯曼在图书馆给他查了一天告诉他,有!现在经过慕尼黑大学往南传到了意大利北面,形成学派,还出了一本书——《绝对微分》(absolute differential calculus),相对论其实就是研究绝对性,这个地方是绝对微分,现在我们叫张量分析。1907 年图利奥·列维-齐维塔(Tullio Levi-Civita)就开始研究相对论。

格罗斯曼告诉爱因斯坦有张量分析和这一本书以后,于是爱因斯坦就开始学习,这是爱因斯坦为了构造他的广义相对论,跟着张量分析这本书现学的。到 1915 年初的时候格罗斯曼介绍了列维-齐维塔跟爱因斯坦认识。一个数学家发现他的工作竟然有人感兴趣!所以你能想象到他的热情——列维-齐维塔这个意大利人用德文和法文一点一点写信教爱因斯坦。而在这冥冥之中,还有一点“宿命”的东西。爱因斯坦上初中的时候,他的爸爸妈妈跑到意大利北部城市米兰开电机厂,所以爱因斯坦说我小时候在意大利待过,请你用意大利语教我。

你们注意到一个问题没有?一个意大利人在用德语和法语,不厌其烦地教爱因斯坦。

弯曲空间的几何

图片

爱因斯坦 1915 年上半年就掌握了张量分析,广义相对论就在这一页,特别简单,上图中第一个公式 就是两点之间的距离公式。虽然看起来特吓人,但其实在二维平面里就是勾股定理,没有什么其他的东西。如果我们初中老师愿意给我们往前稍微引申一点,那时候你学不懂,至少你知道的话,将来学广义相对论就不会害怕。

描述两点之间距离 的矩阵,对它进行微分就得到了这个联络

再进行微分,就得到了黎曼张量

这两个指标一收缩就是里奇张量 ,就是做两步微分的东西。

在上述两次微分的过程中,第一次微分得出了 Christoffel 符号,以此为几何的出发点,于是乎有了规范场论。给定一个联络,更加扩展地定义微分几何,这就是杨振宁先生工作的方向,也是华人数学家陈省身先生工作的方向。黎曼张量里这个黎曼也有来头。黎曼在他 1854 年的论文不仅确定了数学的内容,还是第一个使用了量子,并且也是指明了量子力学本质是几何量子化的一篇论文。

里奇张量则是描述时空怎么弯曲的,在意大利语里奇其名竟然就是弯曲的意思。

图片

推广相对论

从质量密度  产生的弱引力场出发,可以得到方程

这样一个方程得出来,取非相对论能量密度 ,可以得到 。接着扩展到 矩阵都行,也就是 ,其中的 矩阵就是爱因斯坦张量 ,这个过程某种意义上就是猜的。但是猜不丢人,其实猜反而是我们教育、培养物理学家必须要教的功夫。当然了,猜的前提是你要有本事,也有基础。

图片

史瓦西(Schwarzschild)

这个方程是 1915 年 12 月底,爱因斯坦得出的这个方程;1916 年 3 月份,这篇论文正式发表。但是有一个非常诡异的事情,这个吓死人的张量方程竟然在 1916 年 1 月份被人解出来了,解决者的工作条件是什么呢?1916年,既是瘟疫又是世界第一次大战的时候。这位史瓦西(Schwarzschild)老兄是一名炮兵上尉,在战壕里随手把方程给求解出来了。大家看到这里肯定有一个问题。我每想到这里的时候,就想起在我年轻的时候也抱怨过工作条件不好这件事情,我觉得特别不好意思,你工作条件差能差到哪儿去?

1916 年,冬天,瘟疫,战争,冰天雪地的战壕里,人家能把这个方程解出来。为什么他能解出来呢?因为他入伍前是哥廷根大学的数学教授,也是哥廷根天文台的台长。

引力场方程在 1915 年底,1916 年初还是上面这个样子。1917 年爱因斯坦说这个方程的解不是稳态的解,要加一项 ,就是后来宇宙学和天文学里说的宇宙常数项这样一个问题。当然加这一项显得有点随便,但是后来如果学到数学中 Beltrami 不变理论(Beltrami invariant theory)的时候,就知道爱因斯坦还是做得很多的,这个以后再说。

图片

德国哥廷根有一位叫希尔伯特(Hilbert)的教授,哥廷根大学数学系大神。爱因斯坦从 1907 年想到要扩展相对论,干到 1915 年底好像才依稀看到曙光。在 1915 年 12 月 20 日,希尔伯特从作用量出发,用经典力学中的变分法的欧拉-拉格朗日方程就得出了引力的场方程。爱因斯坦废了八年的劲,却还是比人家晚了 5 天,你们能想象爱因斯坦什么心情吗?你干了 8 年,人家随手画画比你早几天,而且用明信片告诉给你了。你能想象爱因斯坦这么伟大的人物也会骂人么?我们很难想象,但是可以理解。

但是希尔伯特实在是个大神,“这有什么好骂的呢”“所有优先权给你不就好了”“多大点事”。所以这件事情让爱因斯坦特别不好意思,爱因斯坦又给希尔伯特回了一个明信片,说像我们俩这么伟大的心灵,为这么点小事,太不好意思了。希尔伯特为什么这么厉害?当然这个时候我们不说这些轶事,我们说一下爱因斯坦一个特别严肃的抱怨——困难不在于找到这样一个方程,困难是要认识到这个地方,这个方程是牛顿引力的推广,是要做物理。爱因斯坦这个说法对不对呢?也对,但是我个人总觉得好像面对这样一个大神,有一种你的累死累活不过就是别人的轻描淡写。

希尔伯特当然太厉害了,在物理上还有一个希尔伯特空间的概念,但是希尔伯特空间不是希尔伯特提出来的,是冯·诺依曼提出来的。据说 1930 年做量子力学报告的时候,冯·诺依曼说量子力学应该用算符本征函数张开的空间,这个空间是希尔伯特空间。希尔伯特坐在底下说希尔伯特空间?我怎么没听说过,所以你看人家大神有多厉害。

他说了一个对我们物理学家伤害很大的话,就是“物理对物理学家来说太难了”,就是你们物理学家能做什么物理啊。这句话对不对呢?反正我看他这句话我是很服气的。

我们再看一下意大利的 Beltrami,他发展了 Beltrami 不变量理论。从这个不变量出发,你会发现关于四维空间里弯曲描述动力学方程只能有这三项

后来爱因斯坦也亲口说,这个方程左边是象牙做的,因为根据微分几何学就必须长这样子。右边是木头的,关于物质的能量、张量、动量,是物理的,保持能量守恒的张量形式差不多到 1965 年才得到,那时候爱因斯坦已经去世了。关于这个不变量理论,从这个角度推导引力场方程也是很容易的,我再强调一下我写这一段的感慨:你的累死累活,不过就是别人的轻描淡写。很伤感,但是我们要是没有能力轻描淡写,还是得累死累活,没办法。

不管怎么样,关于相对论的思想其实很多人都做出了伟大的贡献,一些必要的代数知识和几何知识你也要拥有,这样才能学会相对论,否则你只能读一些电影里所描述的相对论了。

这里接下来我们必须要提到一个人——克里福德(Clifford)。克里福德代数是近代物理学的基础。他曾经说过这么一段话

引力引起空间弯曲,物质可能只是弯曲空间上的涟漪。

这句话被今天的宇宙学和天文学不断重复着。有人能说出这么文艺的话,我们能够想象这个天才一定是相当文艺,因为他是哲学家、数学家、物理学家,他还是一个儿童文学作家,但可惜只活到了 34 岁。

如果我们要谈到关于电动力学、狭义相对论的基础,关于量子力学的基础,关于非欧几何的基础,关于广义相对论的数学基础,我们必须要提到的人是黎曼。黎曼(1826—1866)活了不过四十岁,从他 25 岁做数学算起,到他去世,不过 15 年的时间。有一种说法,黎曼 15 年的数学贡献了 19 世纪数学的一半。这里我必须提醒一句,黎曼到 19 岁的时候是个文科生。他是哥廷根大学的文科生,但是哥廷根大学理科比较厉害,他们有个很著名的老师就是高斯。高斯有一天在学院里遇到黎曼,说你去学数学,然后就把黎曼送到了德国的柏林大学,送给他的朋友上了三年本科,招回哥廷根大学跟着他读博士,所以说黎曼是在高斯那儿获得的博士学位。我再提醒大家一句,他的论文《作为几何基础的几个假设》,是众多数学的基础,也是非欧几何的基础,也是量子力学最基本思想的基础,是他想获得讲师资格的申请求职的论文。

广义相对论:引力的几何理论

我们有了广义相对论了,有了场方程

场方程里面的东西怎么运动呢?就是自由落体的运动方程,就是测地线方程

这两个方程可能有特别文学的解释,说这个方程告诉我物质怎么让空间弯曲,这个方程告诉我弯曲空间中物质怎么下落,怎么做运动。但是你理解歪了,因为一个弯曲几何里面运动的东西本身一定是个整体的,应该由一个方程描述,怎么会分成两个不同的方程?爱因斯坦本人就知道,这两个方程应该是一体的,而不应该是两个方程,他也试图努力得到一个一体的方程,但最终也是没得到,爱因斯坦本人觉得这个事情非常令人绝望。

图片

水桶实验

令人绝望的过程中爱因斯坦又考虑了一个问题,这个问题就是我们经典力学里面非常著名的水桶实验,大家回去拿一个大杯子或者拿一个塑料桶吊起来,盛半满的水就知道了。水一开始是平的,把它转起来以后,水面是凹的,你把水桶抱住,水桶不转的时候,水面还转,还是凹的。这是牛顿一开始注意到的问题,请问水面凹是什么原因造成的?你说是水面运动造成的,可是水面相对谁的运动?相对于水桶?你发现水桶运动的时候它是凹的,你把水桶抱住不让动的时候还是凹的,所以牛顿就困惑了,不知道怎么回事了。

后来一个叫马赫的人,说如果那个水桶足够厚实的话,你可能就会对这个问题有正确的理解了,爱因斯坦也注意到了这个问题,说明什么?说明两个有质量的物体不仅仅是有万有引力的吸引,还有拖曳效应,而拖曳效应是发空间站和长途空间旅行要考虑的问题。

广义相对论有什么威力呢?据说有三大成就,引力红移、光线弯曲,解释了水星轨道的进动问题。其实不对,前两者是在广义相对论场方程之前爱因斯就有计算,有内容的,水星轨道进动才是场方程以后的有效计算。关于大质量体,比如说太阳周围时空是弯曲的,光线怎么走的问题,如果你说太阳这样大质量体周围时空是弯曲的,你就不能说光线是弯曲的,光线永远走直线。或者什么叫直线?光走的线才是直线,这两个概念你不能两套都用。如果空间是平直的你看到的弯曲是弯曲,如果你认定时空弯曲,并且光线走的是弯曲时空的测地线,你就用这套语言,时空是弯曲的,光线永远走直线,我们学物理的不能把这两套语言混着说。

1919年传说有人拍照,说明恒星弯曲,从而证明了爱因斯坦广义相对论怎么正确。恕我直言,我实在想象不到1919年的照相技术,而且是那么不清楚的照片,怎么可能判断出这样的弯曲正确不正确,这是不可能的事情。这个事情社会上一直有质疑,一直到1975年英国皇家学会没办法了,不得不重新把数据拿出来,说重新检查一下,来回应社会的疑问,给的结论是非常外交的言词,说原来对数据的处理你别当真了,别追究了,所以大家提及广义相对论的时候别再提1919年胶版照相的事了,证明不了啥。

回到运动这个问题,弯曲时空里面自由落体的轨迹是测地线,是一条直线。在这上面如果有某一个东西或者某一个分布沿着这样一个线,是怎么平行移动?这个概念会是后来的微分几何里面的关键概念,又是刚才那一个意大利人给发展起来的。怎么找这个感觉呢?有一天我想起来可以让大家找一个弯曲时空如何平行移动的感觉。

图片
图源网络

就是请大家出去旅游的时候,在遇到山里这样弯曲的路,并且旁边都长满了树,使得你不能出去的时候,请你肩膀上扛一个长竹竿走,你能走得潇洒自由的时候就能理解到弯曲时空中沿测地线平行移动是什么意思了,大家可以有机会去测一下你行不行,看能不能轻松自如跑起来,那一刻你就知道广义相对论在说什么了。

发展相对论的人

图片

1905—1907年第五次索尔维会议

聊完了广义相对论,一定再说说发展相对论的人。说到相对论都会提到爱因斯坦,但是我强调一点,相对论不是爱因斯坦一个人能发展起来的,爱因斯坦对物理学的贡献很全面,没有这么窄。

这是1905—1907年第五次索尔维会议,里面很多人都是对相对论有贡献的人,而且他们的贡献某种意义上还相当深刻,我随便举个例子。

比方说这个叫泡利的人,我特别想请大家注意,尤其是已经做父母和快要做父母的朋友,一定找一找泡利幼年时候的照片,你看可爱聪明的孩子该是什么样的。他实在是太可爱,太聪明了,他爸爸的同班同学的爸爸,就是那个著名的数学家、物理学家、哲学家马赫,能心疼他到什么程度呢?在他上初中的时候,叫来自维也纳数学大学著名数学教授来辅导这个孩子数学和物理。这个孩子在上高中的时候就能做出广义相对论的论文,上大一的时候,1918年,广义相对论刚完成两年,他的导师是慕尼黑大学索莫菲,把回顾相对论整个过程的百科全书条目交给他写,PDF文件237页,包括泡利自己380多个注解,是人家大二的时候完成的。泡利大三的时候,就因关于氢分子离子的量子力学问题获得了博士学位,同学们听清楚没有?大一的时候接手相对论创造过程的review文章,大二的时候交,大三的时候印出来,并且因对量子力学创造性的工作获得了博士学位。

相对论和量子力学

泡利在研究量子力学的过程中引入了很重要的一个矩阵,后面三个矩阵,这就是所谓的泡利矩阵

可是如果你要知道 3+1维时空是可以用二维复矩阵(就是加上一个单位 矩阵作为基 )表示的情况的话,这个矩阵值就是相对论时空的相互作用关系,而这三个矩阵的乘法关系就是描述角动量的乘法关系,就是著名的李代数,然后你就突然明白了这个小孩有多厉害,人家在做量子力学引入的所谓泡利矩阵,构成了数学上的李代数,是复空间的标准表达式,里面内涵着相对论的距离公式,这样一个泡利矩阵后来被一个叫狄拉克的人又扩展了,两倍扩展以后得出这个方程,叫狄拉克矩阵

写到了狄拉克方程

这两倍的富余告诉我,世界上除了粒子还有反粒子,你看人家一步步工作都是有扎实的数学基础的,不是瞎猜的。

关于相对论量子力学这就是狄拉克做出来的,去年讲座里我讲了,为了解释狄拉克量子力学方程 。1928年提出来的,1930年有一个诠释,说世界上存在着反粒子,1932年就有人就在宇宙射线和原子核中拍到了这张照片,说一边是电子,一边是正电子,据说这样的原子核反应照片,我们中国的赵忠尧先生在1929年,还有一个苏联人拍到了,只是那时候没有反粒子的概念。当实验超前于理论的时候,有些研究白做了,也挺可惜的。

有人可能会说广义相对论很难,学着很费劲,对有些人来说广义相对论只是个起点。有一个比爱因斯坦晚生了6年的德国人Weyl,这个人对数学的所有领域都有贡献,在业余时间随便就对量子力学和相对论有贡献了。他对相对论稍微掌握一点,从1916年初才有广义相对论,1918年的时候这位先生就想到了如何把引力,不是和电,而是和电子联系在一起,于是在1918年就写一篇论文,《论引力和电子》。这篇论文里,人家数学好,知道这个叫联络的东西,虽然是从他推导出来的,可能具有更加基本的意义。

他接着就推广这样一个联络,既然这个东西有一个基本意义的,我随便去构造差不多的微分的东西的话,是不是就能够推广联络,推广出新的微分几何。于是他把这样一个普通的微分换成这样一个协变微分,这样形式的协变微分,后面是矢量电磁场,这个东西能描述弯曲空间,上面的场就是电磁场,他得出一个概念,电磁现象难道只是引力的伴随现象。

你想象一下,如果没有这些数学推导的话,打死你也不敢有这种想法,可是这是Weyl 1918年的工作。他有一个名号,被人形容是走进“物理学瓷器店”的“大象”,遇到什么踩碎什么。曾经有一个数学家说他非常傲慢,因为典型的德国人,结果这个数学家的同事就劝他说,不会吧,他怎么会看不起你,你哪一年能熬到被他看不起。所以我们就体会到了,被人看不起是需要资格的。年轻人不要蝇营狗苟想这个事情,你离别人看不起还早着呢,这是他给我留下的一个意识。

图片

他从德国去了美国,在普林斯顿高等研究院工作,受邀写了《有限群》这本书。序言里面他抱怨,说我一个德国人,整天说德语,现在被逼着用英语写书。说英语又不是我小时候躺在摇篮里我妈给我唱歌的语言,说我用英语写书的时候是什么感觉呢?说你们做过梦吗?做梦梦里骑马,就是感觉自己风驰电掣,但是胯下没马,就是这个感觉。但是结果《有限群》这本书出来的时候,那个英语是非常优美,比一般英国作家的英语要优美多了,结果美国教授就问他,说像你把英语写得这么优美,你还说这不是你妈在你摇篮里给你唱歌的歌,感觉骑马风驰电掣胯下无马,那我们怎么办?就是这样的大神。

他1918年的论文给我们引出了比量子力学和相对论更高的一门学问,就是规范场论。我们一般提起杨振宁先生,都会用他得诺贝尔奖的成就,也就是1956年所谓对弱相互作用宇称不守恒的预言当做重要成就。不管是公认还是杨振宁先生自己说的,他最大的成就应该是非阿贝尔的规范场,体现在他老人家这篇论文和20年后的1974年的论文。如果有人对杨先生致敬的话,无论要1954年的这个论文和1957年完成的引力规范场的积分形式,我也写在了《云端脚下-从一元二次方程到规范场论》中了,这是我个人的感受,当我学规范场论的时候,我明白它的根出在我没学会一元二次方程上,关于一元二次方程从小学到中学教科书里,你连1%都没学会过。

#爱因斯坦的成就

图片

最后聊两句爱因斯坦的成就,爱因斯坦不光是对相对论有贡献,对量子力学的贡献是非常大的,就在于1905年他接受了普朗克光有能量单元的说法,并解释了光电效应的实验结果,后来他还假设出光有动量量子,并且动量量子就是能量量子除以光速 ,。

1916 年广义相对论发表,1917 年爱因斯坦又去推导普朗克一直在挣扎的黑体辐射公式,假设光场下原子两能级上的电子如何跃迁这个过程,竟然又再次推导出了黑体辐射。说明他这个模型是对的,但是模型里面出现了一个新的概念叫受激辐射,就是有人站在二楼,如果他自己腿软了掉下来,这个叫自发辐射,但是另外一种过程是他站在二楼上,也没打算往下跳,但是有人往下跳有尖叫,他受到影响,腿一软也下来了,这就是受激辐射。这个概念发展了40多年,到1960年的时候,出现了激光器,而今天激光器是人类生活里面非常重要的一个工具,它的工业,军事意义,在国民经济上的意义怎么说都不过分,竟然是爱因斯坦随手推导黑体辐射过程里引入的一个概念带给我们的。

图片

所以说后世的物理学家对爱因斯坦都是极为恭敬的,我引用杨振宁先生对爱因斯坦的评价,说

爱因斯坦是一个特立独行的思想者,他无畏、独立、富有创造性,并且执着。

执着,说得客观一点就是固执。这几样和爱因斯坦能做出这么多伟大成就有什么关系呢?我个人觉得是有关系的,因为一个人只有自己干活的时候他才能给出学问整体的框架,因为他自己在战斗,他必须对问题有整体的把握,而这是一个人面对着一个庞大的研究对象能够得出一个有用的理论的必然前提要求。如果你只是做一个大工程里面的一小块事情,你是不可能给出关于整个框架的高层次的理论的,所以说你一定要对整体有把握。这让我想起来了当年奥本海默作为曼哈顿工程的首席科学家的时候,坚持他的科学家和工程师必须长期在一起互相交流,而同时期的军代表格里菲斯中将就要求科学家和工程师不要互相乱窜,因为当你被间谍拿下的时候,知道的越少泄密的就越少。奥本海默坚持学术交流的理由是每个科学家和工程师都要对工程有全面的了解,只有每个人都是对这么一个大的事业有全面了解的时候,他才是有创造力的,这是非常重要的观点。

爱因斯坦为什么能取得这样的成就?有些人在一些书里面随便会提到一个词叫“科学革命”、“物理革命”等等,其实革命很难,我们注意到哥白尼的“日心说”据说是对“地心说”的革命,可是你去读哥白尼的书,哥白尼的“日心说”描述行星参照系原点还在地球上,所以说革命就是往前挪一步就是很难的事情,更别提出现所谓体系上的革命。而我们说广义相对论,爱因斯坦之所以能够创造广义相对论,我个人觉得是在于他所生活的环境里提供了他创造所需要的哲学、所需要的数学和启发他的数学进步。哲学方面,康德、莱布尼兹、马赫;数学方面,黎曼、高斯、希尔伯特、诺特,还有线性代数创始人格拉斯曼。格罗斯曼这个人写过一本书《展开的学问》,印了 600 册,没卖出去过,但是变成了理工科必须学的学问叫线性代数,现在价值连城,也提醒我们科学院领导能资助一些一百年有用的书。

所以人家能够做出这样一些伟大的成就,真的是在于他所处的环境里有丰富的营养,有他创造所需要的一些元素。所以我想说物理学是一条思想的河流,是连续的河流。马赫也曾经对一些人说,对科学革命这样一些概念进行过批判,他说过

在物理学里面,如果你看到了革命,那就说明你知道的少。

我举一个简单的例子,如果大家看我们中国农村用木头做的独轮车,和现在运动员用的赛车,两个车往一起比你就会发现这绝对是革命,可是你把这中间每一年发展出来的三轮车,两轮车放在一起,你会发现是一个连续的变化,你知道的少,你才看到了革命,你知道的多你就知道人家的思想改进,思想的连续性。爱因斯坦作为一个科学史上的现象,绝对是值得我们值得研究学习的,作为科学现象也值得研究。我想说真的是永恒的爱因斯坦老师,永恒的相对论。

图片

相对论是什么呢?我个人的感慨是德式严谨,开普勒、高斯这些人和意式浪漫的完美结合,包括伽利略、里奇这些人,冥冥之中有某些天意在里面。大家记住,爱因斯坦的狭义相对论一开始就在讲电磁感应现象两个描述的不对称,可是爱因斯坦为什么对这个问题那么熟?你会注意到一个很有趣的现象,爱因斯坦上初中的时候他的父母是跑到意大利北部开厂子的,开电机厂,他们家有的就是线圈和磁铁。他们那时候选的是直流电机方案,爱因斯坦到了意大利跟着父母待一段时间,没办法,到瑞士接着上中学。一个留守儿童怎么去上学,你会发现很有趣了,爱因斯坦上初中以前的时候是对欧几里得几何感兴趣的,在他家吃饭的犹太人教的他,他上中学也是在一个犹太人家蹭饭吃。犹太人让陌生人到家里吃饭,你要给人家吃饱,这是他们圣经里说的,这是犹太民族聪明的地方。为什么这么多人做事业的时候缩手缩脚的,就是一旦我要是做的倾家荡产了以后,我们家孩子怎么办,所以做事情很谨慎。可是人家说别人家的孩子,到你家要给别人家孩子吃饱,这样就把每个家庭孩子的存活问题上升到一个群体,一个社区的问题,也就是说我们每个人做事业的时候,完全不必在意事业的成败,因为当我做事业做败了,倾家荡产的时候,我少吃一点,我不用担心我们家孩子挨饿,这绝对是解放一个民族创造力的重要举措。

所以我们读他们这些故事的时候会注意到一个现象,他们做小学生、中学生的时候,有大学生在他们家蹭饭影响着他,他需要的时候可以到人家蹭饭,教人家小孩。

爱因斯坦到瑞士去上学,吃在人家,瑞士是什么样的国家?那么多的数、流体力学、刚体力学,都是产生于瑞士,后来的量子力学、相对论也都产生于瑞士。瑞士的官方语言除了法语、德语还有什么?意大利语。这一点,意大利人发展了、推广相对论所需要的数学,而爱因斯坦和列维-齐维塔交流的时候是感到非常亲近的,著名描述弯曲时空的里奇张量的“里奇”本意竟然就是“弯曲”,这真的是冥冥中自有天意的感觉。有一种力量叫氛围,而对孩子,或者教育最好的方式是什么?就是熏陶

我曾经跟许多小朋友讲报告,跟家长讲报告的时候我就说过一句话,怎么教育孩子?就是让他们到有学问的地方去,让他们到有学问的人身边去,这才是最好的教育。

相对论是怎样的学问?

总结一下相对论是怎么样的学问,包括朴素相对论,开普勒 1602 年就应用了,这是我 2018 年瞎编的名字。朴素相对论指的是时空的平移,在相当多的时候是不提的,只有时空平移的时候才是庞加莱的群,虽然简单,但是数学上没有它是不完整的,而且认识到这一点的开普勒做出了很伟大的成就。

图片

伽利略相对论是 1632 年阐述的,是 1909 年命名的。狭义相对论创建于 1905 年,广义相对论创立于 1915 年,very special relativity 是 2006 年 Cohen Glashow 提出来的,Total Relativity 是 2004 年提出来的,谈到了牛顿的水桶实验,并谈到广义相对论把方程分成引力场方程和测地线方程,本身还是留有遗憾等等问题时出现的这个词。

最后给大家总结一下相对论是怎样的学问,

  • 相对性原理是对理论物理的形式要求,它要求你的物理理论方程不依赖于参照者的运动状态,并且方程的形式不依赖于坐标系的选择,你不能让我在你的方程里看到你选择了特定的坐标系。
  • 相对论的精髓就是时空的洛伦兹变换,加上平移的时候就是庞加莱群。
  • 光是我们和远方的唯一连接,现在做的精密测量的都知道光是我们深入到最微观世界的唯一工具,对光的研究永远都不过时。光是时空的连接,光速没有参照框架,到今天为止我们不知道有没有光子这个事情,理论物理上是没有这个定论的。
  • 广义相对论是个引力理论,加速度与曲率相联系,微分和联络有关系。这告诉我们学广义相对论的时候,要学一些微分几何,非常荣幸的是,中国人对这样一门学问是可以做出实质性贡献的,那个例子就是我们的陈省身先生。
  • 到相对论量子力学、量子场、广义相对论才见学问,我们有机会应该往深了学。
  • 400余年历史的相对论,在21世纪的时候,最起码应该是每一个理工科人的知识标配,我们要学一些。

对一门学问最好的纪念就是准确地学它。

道可道,非常道,指望我这2个小时的讲座让你知道什么是相对论,非常不现实,我也从来没有这种打算。所以请大家要想知道相对论,请大家去读爱因斯坦以及那些创造爱因斯坦的人的文献的人。你学习所采用的文献,或者你当老师给学生推荐教科书的层次反映了你本身的知识层次,这一点非常重要。

如何学习相对论

图片

给大家推荐一些相对论的书,第一个当然是爱因斯坦本人的论文和他的《相对论的意义》(The meaning of Relativity),还有狭义相对论、广义相对论的书。为什么呢?是人家本尊的著作,尤其爱因斯坦德文、英文相当棒,读来也是享受。

他自己写自己的学问可能不客观,也可能会太谦虚,所以我们要看他的老朋友的,就是 Max Born 的《Einstein’s Relativity》,他是爱因斯坦同时代的人,他绝对是以老朋友,以调侃、批评、欣赏的态度来谈论这个问题,很值得看。

第三本书是 Weyl 的《空间、时间、物质》(Raum-Zeit-Materie)这个书,有很多版本,这是关于时空的,带有哲学性的思考,人家有这样的学问才能指向规范场论。

第四本书是狄拉克晚年在美国写的这本《广义相对论》(General theory of Relativity),这本书有多薄呢?69 页,但是这本书非常棒,把广义相对论和微分几何的精髓写得很好,也难怪杨振宁先生夸狄拉克说他的文章是“秋水文章不染尘”,不啰嗦一句,但是该教会的都教给你了。

再往下 1979 年诺贝尔奖的得者 Weinberg,《引力与宇宙学》(Gravitation and Cosmology)绝对是非常好的书。

另外一个关于相对论很有名的人就是 Wald。Wald 有个学生是北京师范大学的梁灿彬先生。Wald 的《General Relativity》这本书是我看了封面觉得一定要拥有的一本书,封面设置得很酷,就是绿苹果下面上面一个桌子,桌子上铺着一个白布。看到苹果想到引力问题,苹果表面是一个弯曲的曲面,弯曲上面能放个平桌子,这就是微分几何的局域分析的概念,你就知道这是引力加上微分几何的学问,我觉得这个封面设计的实在太酷了,我的这本书就是想学它,当然学得不像。

Carroll 这本书是偏数学的,还有比较简单但是比较全面的,我今年出版的《相对论少年版》,我把相对论发展史上所有我能找到的文献都清楚的列出来了,如果你要想学相对论的话,这本书也许是可以当做一个入门书的,当然这已经是学相对论的下限了,再低就学的不像样子了。

#结语

量子力学难学吗?可以说难学,也可以说好学,我们这个岁数的人都看过一个很古老的电影,就是河南豫剧电影《朝阳沟》,里面有非常著名的一句唱

庄稼活说难学也好学,人家咋样咱咋样

学相对论,量子力学也是人家咋样咱咋样就行了,不要觉得难。像我这样的人,我 1982 年就上大学了,到现在才敢做一个关于相对论的报告,花了三四十年的时间,说话我们一般智商的人坚持时间够了也能讲一讲相对论,当然你想了解多深入是不太容易的。但是我总觉得,我们中国人里面的聪明人还是多的,人家当年有 20 多岁的青年能够创造的学问,咱们今天在这样一个科学昌明,通讯发达的时代还学不会么?所以请大家有空的时候也读一读,说不定是能学会的,大家可以学起来,尤其爱因斯坦英文文章本身是非常好的。

整理:Shiny、凡tron、xx、cc

校对:NKXXX、凡tron

编辑:NKXXX

评注:

这篇科普文献,已经大致描述了当今主流科学对相对论的理解和历史成就!至少代表了中国理论物理科学的正统水平的声音。

李小坚

龚学–创世定律

龚学创世定律

原文见:https://www.linkedin.com/pulse/%E5%88%9B%E4%B8%96%E5%AE%9A%E5%BE%8B-jeh-tween-gong?trk=mp-reader-card

第十章 创世定律(http://www.prequark.org/Create.htm )

Copyright © 1994 by Tienzen (Jeh-Tween) Gong

 

I: 永恒的星球

II: 零-无限对称

III: 时间的产生

IV: 虛幻时间

V: 质量、电荷和夸克的产生

VI: 三代基本粒子的产生

VII: 生命的起源

VIII: 整体和不可分割性

IX: 创世法则

 

Ⅰ:永恒的星球

我们宇宙仅有一个历史,但它却有多种可能的演变过程。对于广义相对论方程或Wheeler-Dewitt方程,有多组不同的解。这样的话,宇宙的历史会是另一番情形。而事实上宇宙的未来确实是不确定的。这个简单的事实表明有另一个宇宙与我们共存,这个宇宙是真实表现出来的。这些可能存在的宇宙与我们已拥有的一样真实。但事实上它们没有(真实)时间、空间和质量。由此,我们可以得出三个结论:

1、 存在一个无始无终的世界 —- 这个永恒的星球包含所有的宇宙。

2、 存在着完全的对称,它包含真实的宇宙和它的永恒对称体(永恒的星球)。

3、 存在着对称的破缺过程,使完全的对称变成真实的宇宙和它的永恒对称体。

这个无始无终的世界(永恒的星球)不仅存在于宇宙产生前(大碰撞以前),而且现在仍存在着。例如,一行人去爬山,石头掉了下来。砸死了约翰,但史密斯幸存下来。真实的世界是约翰被坠落的石头砸死。但显然也存在许多其它可能的世界:

*史密斯被坠落的石头砸死;

*约翰和史密斯被坠落的石头砸死;

*约翰和史密斯均幸存下来。

事实上,这个包含所有宇宙的无始无终的世界, 是自由意志和精神哲学的基础。本文除了证明该世界的存在外,还试图发现控制它的规律。

所有的物理定律, 无论如何都会与时间相关。而量子物理的定律却没有时间对称, 而仅有CPT(电荷、宇称和时间)对称。广义相对论导致了时空的弯曲。而热力学定律则揭示了时间的方向。这样说来,所有的物理定律在无始无终的世界都不适用,这个世界(永恒的星球)必定有一套自己的规律,这些规律是大爆炸发生的初始条件。

根据爱因斯坦狭义相对论的第一假设,自然界的规律在宇宙的所有点上, 都具有相同的方程式。这样,宇宙中各点与点之间的不同, 并不是由自然规律引起的,而是由局部条件引起的。在宇宙开始的那一点,局部条件即为唯一条件。而这唯一条件却是许多(或无限)可能的初始条件的表现。于是,存在以下情形:

*若仅存在一个可能的初始条件(情形1),那么所有的自然规律一定是由此得来的。

*若存在许多可能的初始条件(情形2),那么自然规律能或可能独立于任何一个特定的初始条件。在情形1中,这种选择性为0。在情形2中,这种选择性有许多,甚至可能无限多。

*若初始条件可以通过一个或多个过程消除掉,那么情形1和情形2的差别就不存在了(情形3)。这些过程可以是膨胀性碰撞、或是快速失去初始条件存储值的收敛系统、或是最终变得无序的发散系统。

*若初始条件在宇宙开始之初, 经任意过程均不能消除,那么这些初始条件必定会导致自然规律和现存宇宙的边界条件的产生(情形4)。

在情形3中,0和无限的差别消除了。情形4中,初始条件(可能是虚无的)必定与现存宇宙的边界条件(可能是无限)有相同的内涵。这两种情形均指的是0与无限在永恒世界中的统一。

 

Ⅱ: 零/无限对称

对应的对称部分不必一定要是相同的。一张CD唱片,沿中轴有完善的对称。如果在它的边上切掉一小块,就破坏了它的对称性。这一小块就成为了残缺CD唱片对称部分。这两者合起来形成对称,二者为该对称的对称部分。零和无限形成对称。它形成了永恒的概念。该点在第四章推断部分有详细说明。现仅摘取几个段落:

*“数学家们告诉我们,零是无限的倒数,反之亦然。从数学上讲,零与无限确实有关联,但二者却不相同。常识和数学家告诉我们,零和无限是不相同的……”

*“对任意两点A和B,从A到B的距离并不等于B到A的距离。这个结论似乎与欧几里德几何相悖。但欧几里德几何仅是宇宙几何的初略估计。例如,你(点A)深深爱上了一位电影明星,但她(点B)却对你不屑一顾。这样,从A(你)到B(她)的距离几乎为零(你很想尽量和她靠近),但从B到A的距离却几乎为无限(她可不想同你有任何关系)。因此看来,AB并不总是等于BA。我敢确信,你对这个例子并不信服。对许多人来说,几何上的点和‵你′和‵她′很不同。并且,我怎样才能将AB和BA的相同点消除,将零与无限统一起来呢?如果能将它们的相同点消除,才能将不同点统一起来。”

*“我给大家再举一个更令人信服的例子。看着你的表,点A是12点,点B是11点。则AB等于11个单位,而BA却等于1个单位。AB又一次不等于BA。如果移动B到A,最终将A覆盖,则AB等于12个单位,而BA等于0。如果将表的半径扩展至无限大,则AB为无限,而BA仍等于0。”

*“在以上的例子中,AB与BA的不同, 是由于时间的方向引起的。而时间是不可能倒流的。但如果时间方向可以倒转,AB和BA就无法区别了。换句话说,在这种情况下,零和无限就没有区别了。”

*“在第三章中,我证明了时间只是可能存在,但并不是绝对存在。几乎所有的物理学家都相信,质子会逐渐消失,整个宇宙也会逐渐消亡。因此,时间的方向并不是一定是绝对的。虽然它对于所有生命来说,似乎是绝对的。于是,在永恒星球和具有完美对称的永恒点上,零和无限确实是相同的”(见《神圣憲法》第49页)。

任何有限中(与时间相关的存在物)的不同, 会导致本质的不同,但“无限”中的不同却不会改变无限的本质。无限减去无限仍等于无限,因为无限的本质是不可改变的。从无限中分离出有限个无限的数,并不会改变无限的本质。这样,宇宙的创造便是 零/无限 统一中不可避免的结果。于是,在 零/无限 对称中,情形1、2、3、4的区别便不复存在。如今,我们的任务便是找到永恒是如何引起时间的。

 

 Ⅲ: 时间的产生

宇宙并不是在时间中产生,而是随着时间的产生而产生的。从来就没有免费的午餐,因为所有的自然界都遵循守恒定律,甚至上帝也不能从无创造出有,除非无中包含了无限个有。

从永恒到时间的物理变换过程, 是一个从无限到有限或从无到有的过程。这个时间的产生过程可从我的一系列书中找到详细描述,见《超统一理论》(1984)、《真实、信仰与生命》(1990)、《神圣憲法》(1992)。

对于从无限到有限的变换过程,我引用《神圣憲法》的第十章的几段话。

{“另一方面,在前夸克模型中,时间和空间的概念, 主要定义为物理上可运算的形式,这意味着能测量这些变量而无需知道是怎么产生的。从理论的角度看,时间和空间均没有定义,是无意义的词。那么,时间和空间是在何处如何产生的呢?”

“毫无疑问,上帝创造了时间,然后空间作为流逝的时间结果, 而表现出来(见方程零)。但是上帝是如何创造时间的呢?”

“如前面所述,存在着另一个无限,即不可数无限,它比可数无限的级数要高。这个不可数无限能变换成有限吗?”

“无限有一个很重要的性质 — 柔性。所有的有限数都是刚性的。3比2大,3兆比3兆减1大。另一方面,无限却是柔性的。无限加上1兆仍为无限。我们甚至可以压缩一个无限量的东西至无限,但却不会增加它的大小。这样,这种柔性在人类生存的宇宙中一定以某种形式表现出来。”

“正如前面所定义的,柔性意味着绝对。任何外力也不能增加或减少它的大小。令人惊奇的是,根据相对论, 相对性也意味着柔性。时间和空间都能被压缩或拉伸……”

“数学已将不可数无限定义得很清楚,它可用π(3.14159……)的尾数来表示。π的尾数有不可数的无限个数字。这么看来,把不可数无限转变成有限, 犹如把一个圆变成正方形或三角形。一个单位圆(2Pi)的对称顺序是无限的,但正方形和三角形的则是有限的(分别为4和3)。”

圆变成方这个问题至少已经是二千年前的古老话题了,而现在我们知道只用一个圓規或一个直尺是行不通的。圓規和直尺都是僵硬的东西,它们探测不到软的区域。然而,阿基米德螺旋的软圓規可以把一个圆变形成为三角形。“显然,只有动态移动的圓規(阿基米德螺旋)可以把柔性的不可数无限转换成有限,而这个过程是个时锥。换句话说,这个转换过程创造了时间。因此,时间保留了柔性的特点,这个特点在相对论中有所描述。”

 

 

Ⅳ: 虛幻时间

为了描述从无到有的转换过程,必须引入虛幻对称体的概念。这个概念在我的书中第四章中有过清楚的描述。简而言之,除非是有一个虚幻时间与真实时间同时产生,否则就不会有时间创造出来。

在物理学历史上,虛幻时间这个概念只是用作一个计算程序,可以在负真空状态下, 计算大爆炸,尤其是在膨胀状态下。简单地说,这个欧几里德的技术(如虛幻时间作计算用)只是一个计算程序,但并没意识到本质上时间是創造出来的。另一方面,在我的超统一理论中的 {真实/虛幻}对称体概念, 也需要用到虛幻的时间。总之,不可数无限向有限的转换过程, 导致了时锥的产生。而从无到有的过程说明了虛幻时间其实是和真实时间一样真实的。牛顿物理学认为时间和空间是两个变量,本质上却是不同的。相反的,广义相对论需要在质量、空间和时间之间建立联系。因此,对时间的定义就不是任意的,而是要由质量和空间来定义,就如时空曲线。狭义相对论中,不存在有时间的绝对标准,而且所有测量时间的方法都是依坐標系而定。因此,在狭义相对论中并没有优先的宇宙时间。另一方面,广义相对论中有一个用宇宙质量定义的优先绝对宇宙时间。

近年来,量子宇宙论的发展已经把时间视为大爆炸时代,量子引力环境中的空间一般。这一点比只需要时空之间的联系的广义相对论高出一截。然后传统的时间消失,时间变得与空间无法区别。

从这两个概念中(a、有虛幻的时间,b、在量子引力环境中时空无法区分),我在1979年提出一个时-空方程。那比量子宇宙学的发展要早得多。这个方程在我1984年出版的书《超统一理论》中有详细讨论。

dS = (i^n1, i^n2, i^n3) * c * dT = N * c * dT …… Equation 零

i是虛数,i^n2 是 i的n2次方, n1, n2和 n3 是自然数, dS是空间单元, dT为时间; c 为光速。 N 是{虛幻/现实}场,N的平方有四个可能的值。

N^2 = {+/- 1, +/- 3} …………Equation O’

方程式零更精确地把时间和空间联系起来。虛幻/现实 场N拥有64个子空间。方程式O’是选择法则。当子空间N^2=±3,这子空间就是一个真空,就象广义相对论里的空间一样。当N^2=±1,这个子空间其实是一个粒子。方程O’给出48种基本粒子,这是方程零的直接结果,方程零的图形表示见下图。实际上,它是两端有洞的一个球体。

 

 

 

 

 V :质量、电荷和夸克的产生

现在,对时间和空间不仅仅只是依照操 (度量) 作来定义。时间是不可数无限向有限转化过程的结果。而空间则是这个流动时间的直接结果,它由方程零来作出定义。但是,如何来证明质量呢?

基本粒子的质量是自然常数。如果它们的值与现在的值发生一点点的偏差,我们的宇宙将会大不相同,而我们所知道的生物也不会产生。但是,为什么有自然常数呢?

宇宙包含了两个部分 —- 可以计算的和不可计算的。可计算部分总是在演算上可以压缩的。不可计算部分由无限组成。现在,数学家们认识到了两种无限,可数和不可数的。为了产生一个可观察的宇宙,这两种无限形式都必须转化为有限,不可数的无限表现为时间,为了产生一个演算可压缩的宇宙。可数的无限也必须表现成为一些自然常数。这个转化过程, 通过角的三分来实现。根据下图,三分一个角(AOB)需要可数的步骤,也就是说,可数的无限, 通过一个三分的角即角子来转化成有限。这也是为什么需要可数的有限步骤来三分角的原因所在。这个三分过程导致了以下的结果。

*由于可数的无限向有限转化是通过三等分过程来实现的,这个被等分物(角)必须是宇宙的基石,我称它为 角子。只要在一个过程中,可数的无限转化成为有限,整个宇宙就变得可以计算,它可以用两个代码来表示。因此,我用两个前夸克子即 {角子和空子} 创建了前夸克模型。

*在标准模型中,基本粒子的质量源于该模型中的两个自由参数, 卡比玻角和温伯格角,在引力论中我已经指出它们是这个三分过程的直接后果。

*我也提到过三等分的角产生了电荷。

 

 

VI :三代基本粒子的产生

如今,在理论物理上有一个世代问题。同类型的粒子到底有多少呢?我在《神圣憲法》中讨论了这个问题。

“尽管目前为止只发现了基本粒子的三个世代,标准模型并没有为这三等分现象提供一个理论框架。幸运的是,这个三分的夸克世代已经被两个独立的学说所证实。从宇宙论的观点,氦是大爆炸合成的最为丰富的原子核。因此,对它的数量可进行最精确的测定。观测的数据表明,基本粒子至多有四个世代。从基本粒子物理学角度,在我们在批量产生W-Z-泊松子之后,它们的衰變路径和衰變速率都可以得到精确测量。现在,观测到的数据也指出第四世代粒子存在的可能性。”

事实上,基本粒子的世代数可以从 虛幻/真实 时空几何理论推导得到。方程零产生了64个子空间,方程2表明只有48个子空间有粒子,其中的24个占据的是反粒子。由于在前夸克色动力学中,空间被分成三位,三 ‘位’ 加两碼 (V, A) 只能产生8个基本粒子 (每代, 2个夸克子、每个三种颜色,共6种,加2个轻子)。因此,粒子只可能存在过三代,不多也不少。这很简单,就象1,2,3一样简单,因为24/8=3。

 

VII: 生命的起源

所有生物都必须加工信息,也即,宇宙电脑要植于他们结构中。所有生物都有质量,也即,宇宙电脑必须要植于物质当中(或基本粒子)。

*康伟证明生命游戏的命子可以真正地支持拥有图灵计算机的宇宙。

*前夸克模型表明质子和中子的图形表示确实是命子。

請查閱第七章。

 

VIII  整体和不可分割性

当整体T分成P1和P2时,由于整体不可分,P1、P2相生,所以产生了(T,P1,P2)。也即,如果T是不可分的,那么分割T之后,T还是继续存在。这一点据传统科学看来是很古怪的。然而,这在日常生活中却非常普遍。例如,家庭是不可分割的。当某个过程发生,使家庭成员有些丧生,有些幸存,家庭还是照旧存在。当孩子出嫁,家就分为两个家,但家还存在。离婚使家破裂,但家还是存在。不可分割性是创世过程的基础(或来源)。只有通过这种不可分割性,整体才可以从 ‘无’ 创造出 ‘有’ —- 创造了P1、P2而T保持不变。这个不可分割性在自然界中无处不在。下面就从不同方面来做陈述。

  1. Aspect实验和怪异行为。
  2. 怎样看待不可思议的事情?
  3. 数学宇宙的虛幻世界。
  4. 真实/幻象 对称。
  5. 互相包容

 

IX : 创世法则

以下形成了创世法则:

  1. 一. 整体所具有的特征:

*零/无限 对称

*不可分割性

  1. 二. 由于整体的不可分割性,对称破缺过程把它(T)分成了三个部分(T,P1,P2),而不是两个部分(P1,P2)。这两个部分互相包容。
  1. 三. 整体和对称的破缺之间的相互作用创造了万物。这个过程,实际上是一个从 ‘球’到 ‘环 (torus)’ 的变形过程。例子如下:

数学:

  1. Godel的不完全理论。
  2. Fermat大定理。
  3. 四色论和七色论。

 

物理学:

  1. 明天到今天的转化过程。
  2. 夸克色和夸克世代。

 

生命学:

在原肠胚形成阶段,从一个受精卵(球形)变为环形。

 

也就是说,物理法则、数学法则、生命法则和创世法则彼此之间其实是互相等同的。

 

四. 由于零/无限 对称(整体)是一个既存的破裂了的对称,因此整体和对称破缺过程是互相包容的。事实上,它们就如一个硬币的两个面。

*零(无)和无限形成对称。

*永恒世界中零和无限不可区分。

*零和无限都是不可分割的。

*零/无限 对称是既存的破裂了的对称。

*零/无限对称是个整体。

之所以创世过程能产生从零到有的过程, 是因为零是无限的对称体,它可以吐出无限的存在, 而不改变自身的本质。

 

a: 会死的(限时的)宇宙的创生

 

 

真实时间和虛幻时间之间的相互作用产生了方程零,从而创造了下列东西:

  1. 自旋

*产生自然常数(h)

*三等分角

产生电荷

产生前夸克子

  1. 产生了卡比玻和温伯格角
  2. 产生了夸克世代
  3. 产生了空间
  4. 产生了引力

这也就是一个一个 {球到环} 的变形过程,即在整体的球上穿了两个洞。

 

 

b: 永恒球体的创生

 

 

整体的不可分割性以几种方式产生了算术:

1.“0”零是整体的一个内在部分。

2.由于“0”是不可分割的,它的分割产生了“+”操作以及数-1、+1。

  1. “1”的分割,产生了“×”(乘法)操作和所有的有理数。如一个偶数的分割得到2和1/2。
  2. 平方的分割,产生了无理数(如2的平方根)。
  3. 来自Neuman的序数只包含“0”,产生了相互包含的概念。

o 0 = 0

o 1 = {0}

o 2 = {0, {0}}

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

o …

o …

 

c: 最终的万物论

下表列出了创世(对称破缺)和统一的过程。

整体对称分裂成:

*永恒球体

*非永恒球体分裂成:

生命力(智力、情感等)

超统一力分裂成为:

万有引力

大统一力分为:

强力

弱电力分为:

弱力

电磁力分为:

电力

磁力

見下图:

 

物理学的统一是自下而上完成的,目前流行以下的主流理论:

(1) 超对称理论

(2) 超万有引力论

(3) 超弦理论

(4) 冷暗物质模型

所有这些都是未証实的憶想。対這些議題,我已写了三本书。

* * Super Unified Theory (Library of Congress Catalog Card number 84-90325)

* ** Truth, Faith, and Life (Library of Congress Catalog Card number 90-092907)

* *** The Divine Constitution (Library of Congress Catalog Card number 91-90780)

 

d: 数学创生规律

S是一个体系。

  1. S的拓扑表示为ST。
  2. E是ST的欧拉数。
  3. H是ST里的洞数。

定理零:如果E-H=0,那么ST可以变形成一个在表面具有H个洞的拓扑球。

定义A:如果体系T遵循定理零,那么T就是不可分割的。

创世法则:如果T是不可分割的,T就可以从 ‘无’ 创生出 ‘有’。

我把这个创世过程称为UNILOGY,这在我的书《超统一理论》中有详细表述。

定义B:如果体系T不是由其他体系创造出来,那T就是自我。

也即,自我可以产生自我,这叫做第一原则。

理论S:零为自我。

  1. 零对称可分为(+t,-t和+it,-it),即真实时间和虛幻时间。
  2. 当无限连接到球表面的洞这一点时,这个复杂的平面就可以弯成一个球。
  3. 尽管 +t,-t,+it,-it是现实存在,零实际上是不存在的一个 ‘洞’。
  4. 也就是,由零所创造的球[真实世界(+t,-t)和虚幻世界(+it,-it)]实际上是一个环,具有两个洞(零和无限) 。

 

 

这是一个球到环的变形过程,也是个创世过程。为以下法则奠定了基础:

*物理法则

*生命法则

*数学法则

*创世法则

也就是说,物理法则、生命法则、数学法则和创世法则彼此之间, 其实是互相等同的。

下表中列出创世过程的另外一种观点。

 

 

 

中文譯著目录

引言  https://www.linkedin.com/pulse/%E4%B8%87%E7%BB%9F%E8%AE%BA-%E4%B8%87%E7%90%86%E7%9B%B8%E9%80%9A%E7%9A%84%E7%BB%9F%E4%B8%80%E7%90%86%E8%AE%BA-jeh-tween-gong

第一章 自然常数及其含义   https://www.linkedin.com/pulse/%E8%87%AA%E7%84%B6%E5%B8%B8%E6%95%B0-jeh-tween-gong

第二章 宇宙的初始状态  https://www.linkedin.com/pulse/%E5%AE%87%E5%AE%99%E7%9A%84%E5%88%9D%E5%A7%8B%E7%8A%B6%E6%80%81-jeh-tween-gong

第三章 生命、物理和数学定律的回顾  https://www.linkedin.com/pulse/%E7%94%9F%E5%91%BD%E7%89%A9%E7%90%86%E5%92%8C%E6%95%B0%E5%AD%A6%E5%AE%9A%E5%BE%8B%E7%9A%84%E5%9B%9E%E9%A1%BE-jeh-tween-gong

第四章 明天在哪里  https://www.linkedin.com/pulse/%E6%98%8E%E5%A4%A9%E5%9C%A8%E5%93%AA%E9%87%8C-jeh-tween-gong

第五章 引力和电荷的产生  https://www.linkedin.com/pulse/%E5%BC%95%E5%8A%9B%E5%92%8C%E7%94%B5%E8%8D%B7%E7%9A%84%E4%BA%A7%E7%94%9F-jeh-tween-gong

第六章 前夸克色动力学  https://www.linkedin.com/pulse/%E5%89%8D%E5%A4%B8%E5%85%8B%E8%89%B2%E5%8A%A8%E5%8A%9B%E5%AD%A6-jeh-tween-gong

第七章 生物学生命的产生  https://www.linkedin.com/pulse/%E7%94%9F%E7%89%A9%E5%AD%A6%E7%94%9F%E5%91%BD%E7%9A%84%E4%BA%A7%E7%94%9F-jeh-tween-gong

第八章 一种新的认识论  https://www.linkedin.com/pulse/%E4%B8%80%E7%A7%8D%E6%96%B0%E7%9A%84%E8%AE%A4%E8%AF%86%E8%AE%BA-%E6%80%8E%E6%A0%B7%E7%9C%8B%E5%BE%85%E4%B8%8D%E5%8F%AF%E8%AF%81%E6%98%8E%E7%9A%84%E5%92%8C%E4%B8%8D%E5%8F%AF%E6%83%B3%E8%B1%A1%E7%9A%84-jeh-tween-gong

第九章 物理学和数学的统一  https://www.linkedin.com/pulse/%E7%89%A9%E7%90%86%E5%AD%A6%E5%92%8C%E6%95%B0%E5%AD%A6%E7%9A%84%E7%BB%9F%E4%B8%80-jeh-tween-gong

第十章 创世定律  https://www.linkedin.com/pulse/%E5%88%9B%E4%B8%96%E5%AE%9A%E5%BE%8B-jeh-tween-gong

第十一章 费马大定理的哲学意义  https://www.linkedin.com/pulse/%E8%B4%B9%E9%A9%AC%E5%A4%A7%E5%AE%9A%E7%90%86%E7%9A%84%E5%93%B2%E5%AD%A6%E6%84%8F%E4%B9%89-jeh-tween-gong

 

英文原著目录

引言  http://www.prequark.org/Ftoe.htm

第一章 自然常数及其含义 http://www.prequark.org/Constant.htm

第二章 宇宙的初始状态 http://www.prequark.org/Initial.htm

第三章 生命、物理和数学定律的回顾 http://www.prequark.org/Overview.htm

第四章 明天在哪里 http://www.prequark.org/Mphy.htm

第五章 引力和电荷的产生 http://www.prequark.org/Gravity.htm

第六章 前夸克色动力学 http://www.prequark.org/Prequark.htm

第七章 生物学生命的产生 http://www.prequark.org/Biolife.htm

第八章 一种新的认识论 http://www.prequark.org/think01.htm

第九章 物理学和数学的统一 http://www.prequark.org/Mlaw.htm

第十章 创世定律 http://www.prequark.org/Create.htm

第十一章 费马大定理的哲学意义 http://www.prequark.org/Fermat.htm

龚学ABC 猜想的证明

龚学ABC 猜想的证明—供大家参考。

结论:这个ABC 猜想的成立的证明,正是这个宇宙粒子产生的标准模型及其宇宙万物产生的机制。这个宇宙的存在就是这个ABC 猜想的证明!

The proof of the abc conjecture | The Great Vindications

The proof of the abc conjecture

THE PROOF OF THE ABC CONJECTURE

The abc conjecture: there are a finite number of c (= a + b), for

c > rad (abc)^ (1+ ε); ε > 0, a real number

Or

c < K (ε) x rad (abc)^ (1+ ε) for ALL c; K (ε) > 0, a real number.

Let a = d + d1 = (p^n x dp) + d1; dp is the largest prime for d; d1 is the smallest integer for a to have a d.

Example: a = 17 = 18 – 1 = (3^2x 2) -1; 18 = d, d1 = -1, p = 3, dp = 2, n = 2

Doing the same for b and c;

b = e + e1 = (q^m x ep) + e1

c = f + f1 = (w^k x fp) + f1

So, the rad (abc) = rad (a) rad (b) rad (c)

For rad (c) >= c, f1 ≠ 0 is the necessary condition.

For c >= rad (abc), f1 = 0 is the necessary condition; that is, c cannot be a prime.

The sufficient condition (SC): rad (abc) = pqw (dp x ep x fp) < C

Some scenarios can be evaluated for this sufficient condition (SC).

Scenario 1: if d1 = e1 = 0 and there is a h1 (a natural number) while 1 < h1 < min {n, m, k}, then SC = true

Scenario 2: if d1 = 0 and there is a h2 (a natural number) while 1 < h2 < min {n, m, k}, then SC = true

Scenario 3: if e1 = 0 and there is a h3 (a natural number) while 1 < h3 < min {n, m, k}, then SC = true

Scenario 4: all other cases (the uncertainty).

All four cases, the SC = true.

For any give c (with f1 = 0, not a prime), there are S1 (number of cases meeting scenario 1), S2, S3 and S4.

Let S = S1 + S2 + S3 + S4; S can be finite or infinite.

Now, {rad (abc) < c} = {for any c (not a prime, f1 = 0), is S finite?}

For any given c, we can do some actual search for S1, S2, S3.

From our experience, S1 + S2 + S3 is more often as finite than not.

However, there is no way of guaranteeing that S4 is finite.

By not knowing the answer, we can try with tossing a coin on S4 of an arbitrary selected c: head = true; tail = false.

Then, the P (S) = {tail (50%), head (50%)} after infinite many tosses.

Law 1: There are infinite many c (= a + b) for c > rad (abc).

Obviously, law 1 is a physics law, verifiable via experiments.

Now, we can make a cheating weight (ε > 0, a real number) and add it to rad (abc) side as {rad (abc) ^ (1+ ε)}.

With this cheating weight on the rad side as {rad (abc)^ (1+ ε) < c}, then P (S) = {tail (< 50%), head (> 50%)} of each toss. Again, this can be verified physically.

After N tosses, P (S, N) = {P(S, tail)/N = (~ 0), P (S, head)/N = (~100)}; that is, for any c (a real number while a + b = c) there is always a N (ε) for each ε (a real number) to ensure that

{N (ε) x rad (abc)^ (1+ ε) > c}, N (ε) is the number of toss needed for that (ε).

Again, this can be verified physically.

The above process can be proved in four steps: induction (operational) progressive process, a verification TRAIN.

First, making the above simple tossing [selecting an arbitrary c (= a + b) and doing the actual search] process into a game with the following rules.

Every game consists of T (=10) tosses, which produces (i tails, j heads), T = i + j = 10 in this case.

So, P (SC = true) = j/T, P (SC = false) = i/T, P the possibility of SC

ΔP = P (SC = false) – P (SC = true),

If ΔP > 0, abc conjecture is false.

If ΔP < 0, abc conjecture is true

Let G = 1 when ΔP < 0; G = 0 when ΔP >= 0

This game will be repeated N times.

When N = 1, G1 = (0 or 1)

N = 2, G2 = (0 or 1)

N = n, Gn = (0 or 1)

Let G’n = (number of 1) – (number of 0); {(number of 1) + (number of 0) = n}

Definition 1: If G’n > 0 for all n > N (ε), [N (ε) a large number > 0], then abc conjecture is true.

Second, the cheating: a cheating weight ε is added on one side of the tossing coin.

That is:    ΔX = {rad (abc)^ (1+ ε) – rad (abc)} = rad (abc)^ε

Law 2 (the indeterminacy): when ΔX = 0, the average of ΔP = 0 after n games (n x T tosses) when n is a large number.

Law 2 can be verified physically.

Law 3: when ΔX > 0, the average of ΔP < 0 after n games (n x T tosses) when n is large. (This can be proved by actual calculation and search with a finite n).

Third, the induction proof of law 1, 2, 3: these physically proofs establish a verification TRAIN.

Fourth, going beyond the induction: is there a math ghost rascal which can sabotage the above induction TRAIN?

The answer is no: a cheating game cannot be sabotaged even by a ghost rascal; see the ghost rascal law.

Ghost-rascal law — For a coin flipping (tossing) game (head vs tail), T is the number times flip as one ‘game’, N is the number times that that ‘game’ is played. If T >= 10 and N >= 10^500, then no amount of sabotage from a Ghost can change the outcome of this game.

See, Ghost-rascal law and the Ultimate Reality

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

This is a physics law which can be verified by actual verification to any large number N. This Ghost-rascal law is, in fact, the way that nature GENERATES the standard model particles, see Chapter four of this book. For nature, T = 3 and a finite number N is enough to guarantee the generating and confining the particle zoo.

Law 4:the induction TRAIN of Law 1, 2, 3 with a large n cannot be sabotaged by any math ghost rascal.

With this ghost-rascal guarantee, there is always an N (ε) for each ε (a real number) to ensure that {N (ε) x rad (abc) ^ (1+ ε) > c} for ALL c (= a + b), N (ε) is the number of toss needed for that (ε).

The abc conjecture is now proved.

However, this Ghost-rascal law is a physics law which can be verified via physics means. Without this Ghost-rascal law, the abc conjecture cannot be proved.

 

While the human math can only be proved via the lego rules, the nature math can and sometimes only be verified via physical means. In fact, the nature math is the nature laws (same as physics laws).

But what does this abc conjecture mean in the number (or physics) system?

Equation of Wonder: bigger the ΔX, smaller the ΔP < 0.

For every c (= a + b)

Let a = d + d1 = (p^n x dp) + d1; dp is the largest prime for d; d1 is the smallest integer for a to have a d.

b = e + e1 = (q^m x ep) + e1

c = f + f1 = (w^k x fp) + f1

Then {p, q, w, dp, ep, fp, d1, e1, f1, n, m, k} are the players for the dynamics of rad (abc).

Let Q be the dynamics of rad (abc) on those players.

With ΔX (on rad (abc)), there will be a ΔQ.

Definition 2: ΔQ = | h/ ΔP|; the larger |ΔP < 0| is, the stronger the possibility that abc conjecture is true. That is, the larger |ΔP < 0| is, the smaller ΔQ is.

Now, the equation of wonder can be rewritten as:

ΔQ = h/ ΔX or (ΔQ x ΔX = h), h is a real number and should be a constant.

|ΔP < 0| = h/ ΔQ is the possibility of whether there is infinite SC {sufficient condition (SC): rad (abc) = pqw (dp x ep x fp) < c} for an arbitrary c (= a + b).

That is, |ΔP < 0| = h/ ΔQ really defines the internal radical/prime dynamics for SC?

The equation {ΔQ x ΔX = h} shows that ΔQ (internal radical/prime dynamics) is confined by ΔX (the cheating weight).

More info about this Equation of Wonder, see the derivation of physics uncertainty equation via the number system at {Multiverse bubbles are now all burst by the math of Nature, http://prebabel.blogspot.com/2013/10/multiverse-bubbles-are-now-all-burst-by.html }.

评论:

章锋:
怎么比望月新一的简单那么多啊

坚石:
宇宙本身的证明,说简单也简单,说复杂也复杂。

时空物质理论创新模型的研究与应用

时空物质理论创新模型的研究与应用

李小坚

一、所提出的原创学术思想和拟开展的原创性基础研究工作

1.1 时空物质理论模型

什么是时间?什么是空间?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?生命与智能如何产生?这是东西方世界迷惑不解的大问题。这些是科学探索中最重大的问题:(The biggest questions in science),https://www.nature.com/collections/mnwshvsswk

我们龚学理论定义了虚实时间锥,给出了一个从时间到空间和物质费米子粒子的创造过程。物质、空间、时间遵从方程0。

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

DS是一个空间单元,DT一个时间单元,C是光速。

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);

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、空间和物质。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,8个正实子空间是一个真正三维的实空间,相当于标准欧氏三维空间(X,Y,Z);有N ^2 = – 3,8个虚子空间构成三维虚空间(iX,iY,iZ)。

当N ^2= +1或–1,这样的子空间,是一个基本粒子(费米子)。方程0包含48个基本粒子(费米子)。而玻色子只是费米子之间传输相互作用力的介质粒子。

以上描述时间、空间、物质粒子的方程0,可以看成标准模型的简化版。它抽象简单、高度概括了时间、空间与物质底层结构的关系与特性。关键是基于这个结构关系构成结构算法,可以理论计算基本粒子精细结构常数Alpha或Beta值,Cabibbo角、Weinberg角数值。可以计算宇宙学常数;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参数。

给出统一力方程: F(统一力)= Kħ/(DT×DS)…………(方程2)

统一描述电磁力、弱力、强力和引力;阐述量子力学原理的由来,并推导出不确定性原理与确定性原理。

龚学时空物质理论创新模型解释了量子自旋的由来;解释重子产生过程;发现质子、中子的内部计算结构是解释生命产生的物理基础,包括意识与智能的产生;统一描述自然形式化语言体系,并探讨物理数学公理化道路;计算了LHC新发现的所谓希格斯粒子能量值及机制。该理论创新模型创立三十多年来,该创新模型架构以一致的自洽的数理逻辑解释物理学众多难题,这些理论计算结果已经获得科学界非常精确的客观观测所检验验证。

进一步完善该理论模型,从而可以更全面、完备、完美地描述我们的客观现实世界。

1.2  时空物质理论创新模型与其它学科的交叉跨界研究

龚学时空物质创新物理学模型与其它学科的交叉关联称之为跨界物理学。创新模型建立物理系统与一个数学系统结构的同构关系,并开拓数学相对论—圆对数算法;建立与统一语言学的关联;与太极阴阳学说的联系;与中医学说的基本关联;并建立物质底层结构与生命的智能驱动关联,揭示生命进化的基本原理与机制。我们将重点研究物理世界与智能系统的关系。

1.3 时空物质理论创新模型的工程应用研究

我们将龚学与冯学宇宙相对论、汪学圆对数理论结合,将创新理论模型理论研究开发出各种应用技术,构成万用物理学。我们将物质、能量、信息进行统一的构建各类应用系统的体系架构、功能与算法,实现具体系统的物质、能量、信息的理想调控。我们有合作伙伴开发了空间未知能源的利用装置,已经实用化,我们的理论可以初步描述其原理,并开启暗物质、暗能量、引力波能量的利用先机,可望解决世界能源环境等问题。因此,我们将开辟时空物质创新理论模型的应用研究。

我们将完成《大自然的宣言》和《统一的宇宙,统一的理论》《数学相对论》等。

二、所提学术思想的原创性、科学性和潜在影响力。

龚学时空物质理论创新模型为全球范围的原创,继承和发展了中华民族东方哲学思想,从自然的本体源头自主创新,并与西方主流物理有重大的不同。三十多年来我们见证了主流学者的理论发展成功与失败,记录了与其交流与交锋。我们的模型兼容已被检验过的主流物理理论,计算结果与主流物理客观观测相容一致,能够解决主流物理诸多重大开放问题。

龚学时空物质理论创新模型超越希尔伯特物理公理化,因其符合客观实在的自然机理与结构算法构建,成为具有整体论、规范化、公理性、完备性、自洽性的理论,并可接受最严格的逻辑与实践的检验。

近年来,西方超越标准模型主流物理学界陷入困境,并在寻求新物理救赎之路。可以预见时空物质理论创新模型将发展为国际主流的新物理理论的重要部分,应用研究可对能源环境改善作出重要贡献。

因此,本研究有其重大理论与应用价值。

转发:三、相对论与量子论和牛顿力学相互融合——再创物理学辉煌

2006年范良藻评冯劲松:

(三 )相对论、量子论和牛顿力学相互融合——再创物理学辉煌 ——点评冯劲松新著《宇宙相对论量子动力学》

中国科学院     范良藻

前言

科学家经常沿着不同的道路探索真理,条条大道通罗马。无论是自然科学,还是社会 科学,走走停停,停停走走,走回头路,换一条路线,来探索真理的例子比比皆是。人类 对光的传播和对燃烧的认识不都是经历多次反反复复,才被确认的吗?但是不论认识真理 的道路如何曲折,科学家总是期望,能用最简单的理论和符合经验的图像,来解释看似千 差万别的自然现象。这种大道至简的信念,也是爱因斯坦、霍金……等人去寻找宇宙方程 的原因所在。这样的努力和期待所以路漫漫兮难得成功,并不是大道至简的的哲学信念有 什么过错,因为科学上的任何一次突破都必须积累相应的历史条件。 没有地心说和日心说的长期争论,没有寂寞终身观察天象的开普勒,对其三大定律的 总结,牛顿是不可能发现万有引力的。科学的长河总是有所继承,才能有所发展。万有引 力和牛顿力学三大定律的辉煌成就至今还无所不在,它唯一的缺点是认为物体间的相互作 用是超距的——是不需要时间来传播的。这一错误的观点乃是微观世界(如电子绕核高速 运动)向牛顿力学关上了大门的根本原因。从而,20 世纪的大多数物理学家,都认为,宏 观世界和微观世界是由不同的自然规律所掌控,这当然是一次历史的误会。如果说,物体 间万有引力和带电体间库仑力的相互作用都以光速传播,那么一旦物体间和电荷间相对运 动速度达到光速或超过光速时,万有引力和库仑力就必趋至为零,不再起作用了。因此, 当我们宣告:万有引力和库仑力不仅与相互之间的距离有关,还和它们之间相对的运动速 度有关。这不仅合符逻辑,也更接近真实。它也是我们将宏观世界与宇观世界、微观世界 统一在同一个理论框架中的哲理依据。其实,人们早就发现,在古地质学中地球绕日运动 的周期不是 365 天,而是由 600 天、500 天演化成目前 365 天为一年的。从古生物化石中 进一步发现:地球的自转是时快时慢,时慢时快,周期性的变化。所以,即使对宇观世界 而言,对引力作出速度修正也是完全必要的,因为我们观察到的开普勒第三定律——R^ 3 /T^2 并不是一个真正的常数,也在缓慢地变化。

范良藻评冯劲松 原文flz-ping-fjs

六、结 言

1913 年玻尔在卢瑟福的原子有核模型的基础上,放弃了将经典电动力学应用于原子的 努力。根据经典电动力学,电子绕核运动,会产生原子“灾变”,但事实上“灾变”并未发 生,玻尔首先将普朗克的量子概念应用于原子体系,建立了氢原子模型的量子论。获得了 9 极大的成功。现在看来,玻尔迈出的这勇敢一步,也是不得已而为之的一种选择。在当时 它是必然的,却不是唯一的。九十三年后,冯劲松另辟溪径,旧话重提,在库仑定律中, 提出速度修正项,消除了原子灾变发生的原因。这也应该是另外一种可能的历史选择吧。 因为至今,关于光的本性——是粒子还是波动?时空究竟是相对的还是绝对的?这些哲学 困惑不是依然存在吗? 冯提出,光量子是由 N 个单光子组成的观点;绕核运动电子的质量 me 不再是一个不变 量的新概念:以及我们对波粒两象性这一百年谜端的破解;说明了冯劲松把量子论和相对 论携手向牛顿力学回归这一立论,也具有天然的合理性,果然如此,将掀开理论物理的新 篇章。 我们要鼓励年青人,树立民族自信心,破除迷信,解放思想,敢于对世界上一些还没 有解决的问题提出不同的看法,而不是亦步亦趋跟在世界已有的成就后,做一些添砖加瓦 的工作。发展科学要鼓励学术争论,要允许发表不同意见,官道尊严和师道尊严是桎梏中 国科学发展的两座大山。不敢发表不同意见,人才长大不起来。相反才能相成,对立才能 统一,要鼓励青年,敢为天下先。 科技长官和老科学家的任务,是要多研究,如何发现人才,尤其是发现比自己更优秀 的人才,对此,国家要制定鼓励发现人才的相关政策,我本人在中科院行研五十年,我不 觉得国内培养的大学生和海外培养的大学生和博士生有什么质上的区别?自然科学是没有 国界的,自然科学的规律对谁都是一视同仁的。在毛泽东时代,给归国留学生,更多的优 惠待遇,是统战政策的需要,如今,开放改革近三十年,各项事业都和国际接轨了,再如 此办理,那么国内培养的优秀人才,还会外流,人民爱国家和国家爱人民,二者不可偏废, 一视同仁、公平、公正对待国内外的科技人才,任人为能,任人为才,不任人为资,才能 构建和谐社会!

范良藻

2006 年 8 月于北京

转发:一、肖钦羡:评冯劲松实验发现在物理学和天文学中的意义;二、吴水清:论冯劲松工作的历史意义

(一)、肖钦羡:评冯劲松实验发现在物理学和天文学中的意义

肖钦羡

中国科学院近代物理研究所高级工程师

摘要:  简要评述冯劲松实验发现:“任何物体的重量会随温度的变化而变化,温度升高重量变轻,温度降低重量变重”,在物理学和天文学中的重要意义。

关键词:  能级跃迁  质能互变  波粒互变

本文在此简要论述,冯劲松实验发现:“任何物体的重量会随温度的变化而变化,温度升高重量变轻,温度降低重量变重”,在物理学和天文学中的重要意义。

在传统天文学理论中,一个天体,当它引力收缩时,引力能会转变为热能,从而导致整个天体,无论表面还是中心温度都会升高,但是所有天文观察事实表明,这种理论是错误的。

事实证明:

造父变星收缩时表面温度反而降低,由早型星变为晚型星。相反造父变星膨胀时温度才升高,由晚型星变为早型星。

还有,大阳光球上的气体上升到日冕区时温度猛升到二百万度,一切猛烈的爆发都在日冕区发生。可是当这些高温气体往太阳表面下落时,俗称日冕雨,其温度都突然降低了,还有太阳光球上的气体向光球内部流去时,温度也降低,它被称为太阳黑子。

还有呢!星系核中心的气体只要是从里向外喷,就能放出巨额的能量,而且其产能效率特别高,最初天文学家认为星系核高效放能是正反物质湮灭,现在又改为黑洞产能了!已有人对星系核下落的气体进行观察,发现气体在下落过程中能量不见了,意思还是下落的气体温度降低了。

如果我们目光再往大一点看:星系团中的气体还是中心气温低,在星系团外围气体温度高。

现在我们可以看到,从恒星、星系及星系团有一个共同规律,都是气体从天体中心往外运动时温度升高,气体向天体中心落下时温度降低。沒有一个事实表明天体引力收缩温度会升高的例子。

另一方面,大部分气体温度升高的过程都没发现核聚变反应参加,也没有发现重核裂变参加。那么气体温度升高的能量是从那里来的呢?不少天文学家提出气体温度升高是吸收了外界能量,他们认为日冤区温度升高是因为日冕区的气体吸收了什么“拍岸浪”,和阿尔文波等能量。虽然这理论能解释日冕升温现象,但绝不能解释造父变星膨胀时温度升高的现象,也解释不了星系核喷发温度升高现象。唯一可能的是气体用自身的质量转变为能量。

质能关系公式大家都知道的,也知道核反应可以诱发原子把质量变为能量,但除了用核反应诱发质能互变外,还有没有其他方式诱发原子把质量变为能量或反过来把能量变为质量呢?有的!

笔者在《量子天文学》一书中提出一个天体重原子核模型,把一切天体都看成像一个重原子核。认为天体内部的能级高,天体外部的能级低,且能级结构存在壳层结构,另一方面也假定处于能级高的空间的气体原子质量大,处于低能级空间的同一原子质量小。

这样一来,天体内部的气体,只要它们从天体内部高能级跃迁到天体外部低能级,被称为正跃迁,气体原子就会被诱发质量转变为能量,使温度升高。反过来若天体中的气体从外部落向天体内部,就会诱发气体原子的动能转变为气体原子的质量。这就是为什么造父变星膨胀时温度升高,收缩时温度度降低的原因,从而也表明太阳能也可以用能级跃迁能去解释。不一定要用聚变反应能去解释。

以上论述表明,天文观察证实:爱因斯坦公式E=MC^2表达的质能互变,可以用天体能级跃迁诱发,不一定要通过核反应。

冯劲松的实验伟大意义在于他证明了,在相同的空间能级下,即在地球表面,质能互变是个普遍的现象,质量减小了动能就会增加,动能减少了,质量就会增加。在能级不变时,可能存在M(0)=m(T)+E/C^2等式。式中M(0)代表物体在绝对0度下的质量,m(T)为在温度T时该物体的质量,E/C^2代表物体的动能E换算成的等效质量。

笔者通过天文现象分析得出质量和能量在没有核反应参加情况下可以按质能互变方式转换。冯劲松在实验室证明物质在没有核反应参加情况下质量和能量可以按质能互变方式转换。这是一种互为认证的关系。笔者提出的理论通过冯劲松实验的认证,通过天文观察也证明冯劲松的实验结果是符合宇宙规律的。

笔者在《量子天文学》中也提出微观粒子波粒二象性实质是波粒互变性的假设,认为微观粒子可以一时变为波一时变为粒子,并己证明微观粒子在波粒互变中,波动性增加了粒子性就减少了,波动性减少了粒子性增加了。现在冯劲的实验又证明了这一假设,也就是证明微观粒子确实在进行波粒互变,否定了波尔对波函数用几率波去解释。

因为在冯劲松的实验表明,温度增加了即动能增加了,也表明微观粒子波动性增加了,波动性增加了,粒子性相应减少,重量必然减少。所以冯劲松的实验在量子物理学中又有重要的意义。因为他否定了波尔几率波的理论!上帝不玩骰子了!

现在还有一个重要概念要变革,传统理论认为在实验室中粒子速度增加是因为粒子吸收了外界能量,这能量附加在粒子上面,会导致粒子的质量增加。现在冯劲松实验表明这概念是错了,而是表明粒子的动能增加是因为粒子以减少质量为代价而取得的。

所以冯劲松的实验又表明同一粒子速度越高质量越小而不像爱因斯坦相对论说的那样速度越大质量越大。所以m=M(0)/[1-B^2]^1/2公式要慎用。

现在我们要进一步讨论,在相同能级的空间给某物体加热或给粒子加速的含义是什么,只能说是给某物体或粒子提供一种场,这种场是为了诱导粒子的粒子性转变为波动性。粒子自身的粒子性和波动性(换算成质量坑)两者之和是不变的。以后可以把吸收能量的概念改为在某种场作用下部分质量转变为能量。

冯劲松的实验结果意义是重大的,希望能引起科技界重视,人们为什么不能从好处着想,千万不要把诺奖扔到粪坑里,美其名曰反伪。

(二)、吴水清:论冯劲松工作的历史意义

吴水清北相空间 [http://1499523822.qzone.qq.com] 吴水清北相空间 [http://1499523822.qzone.qq.com]  https://user.qzone.qq.com/1499523822/main?_t_=0.013686439940382877

吴水清:论冯劲松工作的历史意义——请关注北相生物学领域首席科学家冯劲松研究员最新研究动态

 论冯劲松工作的历史意义——请关注北相生物学领域首席科学家冯劲松研究员最新研究动态

吴水清

    (北相学派总负责人,美国格物杂志总编,香港前沿科技杂志总编)图片

 北相学派研究在15个科技领域初建成效。最值得一提的是北相生物学领域首席科学家、北相第一副会长、北相重庆联络站站长冯劲松教授的贡献。

 
图片

图片

一、冯劲松科研历史和重要贡献

据格物杂志2019-2期第64页至第65页格物杂志报道,冯劲松在北相生物学领域的主要贡献是:

冯劲松(Feng jinsong),男,汉族,1962年5月20日出生,重庆市丰都人,研究员,中共党员。1978年9月至1981年7月,在涪陵地区水利电力学校水工建筑专业毕业,1984年至1987年在重庆师范学院函授学习(大学数学专业);1988年4月至1990年6月在重庆建筑工程学院函授学习“工业与民用建筑专业”,最后学历:2000年6月在西南师范大学(现在合并更名为:西南大学)研究生毕业。1981年7月至1998年12月在重庆市丰都县水利电力局任技术员、助理工程师、工程师。1998年8月至2009年3月,在重庆新大水泥集团有限公司任董事长,重庆新大集团高技术研究所任所长,高级工程师。

冯劲松现在担任:美国《格物》杂志副总编辑、《香港前沿科技》杂志副总编辑、北京相对论研究联谊会第一副会长、北相学派副总负责人、北京相对论研究联谊会科学家联盟教授级成员,卢鹤绂格物研究所(北京部)研究员、北京市应用科学研究院客座教授,北相学派生物学科首席科学家。中国化学会会员、中国水利学会会员、中国物理学会会员、北京相对论研究联谊会会员。

冯劲松从1985年开始广泛研究物理学及生命科学、医学、药学各类自然科学问题达三十三年之久。在国内、外刊物上发表论文30余篇,参加主流科技共同体多种专业的学术会议共计30多次,撰写专著5部。


图片

图片

冯劲松从1985年开始,经过30多年的实验研究,研究解决了爱因斯坦《相对论》与《量子力学》两大理论尖锐矛盾的历史遗留问题,创立了动态的《宇宙相对论》和《宇宙相对论量子动力学》系统物理理论,修改完善了运动状态下的万有引力定律、库仑定律、透镜公式、建立了运动状态下的电磁波(或光波或光量子)频率定律;建立和解决了各种物质形态相互动态转化的分子系统多体(N体问题:多因多果)的精确的动态质点动力学方程组的难题。冯劲松发明的“原子内电子运动瞬时速度和轨道半径测量方法及其测量设备”获得中华人民共和国国家知识产权局颁发的发明专利证书,发明专利号:ZL 00 105041.9。此系列论文先后发表在《格物》杂志2003年总第3期上;《原子与分子物理学报》2006年4月第23卷增刊P78-86页上;《仪器仪表学报》2007年(4)第28卷第4期增刊P95-100页上;《量子光学学报》2004年(第十卷)增刊上P45页;《红外与激光工程》第37卷,增刊上,2008年6月出版。

冯劲松(注:与何沛平合作)从2014年开始在细胞生物学和分子生物学水平上研究生命体中(注:研究植物、动物、部分微生物及人类活体内微量金属元素的动态变化)的生物核聚变的物理机理,成果“论生物核聚变机理”全文发表在美国著名学术刊物《格物》2017年第2期第十七卷总第八十期上P17-95页上。2016年9月,“论生物核聚变机理”论文在“中国微量元素科学研究会第十六届全国微量元素学术会议上荣获优秀论文。

冯劲松(注:何沛平合作)在2015年研究创立一种整合医学理论——《生物核聚变功能与元素平衡医学》,将中医学、西医学、生物医学的基础理论融合,建立人体动态平衡的整体性诊断、治疗一切慢性疾病的治本的医、药学理论体系。其成果先后发表在《格物》2017年第5期第十七卷总第八十期上P1-11页上、国际华人超心理学会学术大会《2018论文集》上,香港中国文化出版社出版(书号:ISBN978-988-8520-4606/Z.2801)。2018年9月27—29日,冯劲松应邀在2018年中国(兰州)微量元素应用与生命科学论坛上作主诣报告:“生物核聚变功能与元素平衡医学”,获得与会专家高度重视和热烈讨论。2017年7月初,《生物核聚变功能与元素平衡医学》课题在世界卫生组织通过专家评审并引起高度重视。

冯劲松(注:何沛平合作)在2018年研究人体特异功能的物理机理取得重大突破,其成果“论人体特异功能的物理机理”论文发表在美国《格物》2018年第3期第十八卷总第八十七期上P31-46页上;“论人体特异功能的物理机理”论文还发表在国际华人超心理学会学术大会《2018论文集》上,香港中国文化出版社出版(书号:ISBN978-988-8520-4606/Z.2801)。  2019年4月6日

 图片

二、冯劲松评论量子发电机的独到贡献

最近,冯劲松不失时机发表《量子发电机的研制成功开创了引力波物理特性利用的先河》论文,认为:最近,中国科学家团队研制成功可以把从环境中不断获取未知能量(注:动态引力波能量)转换出来供人类使用的装置——量子发电机(注:实际就是引力波发电机),开创了引力波能量开发利用的先河!这种量子发电机不需要转子、定子,更不需要任何燃料,也不需要充电,只需要激活启动,量子发电机就将连续不断地输出电能。这种装置的产出能量大大地大于输入的常规能量,从而实现自动循环电路并保持强大电能输出,成为名符其实的引力波类型的永动机。目前,其主要原理是通过旋转电磁场、高压线圈谐振、量子超导体(注:常温下)核心发明专利技术等集成量子发电机,提取出环境中的动态引力波能量(注:零点能)转化成电能输出。随着量子发电机(注:引力波发电机)的大规模生产推广使用,一场电力工业产业革命即将到来!将迅速波及到全世界各行、各业的产业革命!同时,引力波雷达、引力波机器人、引力波天文望远镜、引力波无线通信、引力波互联网、引力波彩色高清电视机、引力波全球通手机等高技术产品竞相开发!可以预言:21世纪将是人类开发利用宇宙空间动态引力波能量、信息的新时代!   


图片

图片

图片

随及,美国格物杂志评论家秋浦发表《最有创新精神的前沿科技总结——简评冯劲松最新力作〈量子发电机的研制成功开创了引力波物理特性利用的先河〉》,对于冯劲松这一开创性工作给予前瞻性评论,在国内外引起了极大的反响。

秋浦认为,冯劲松言简意赅地评论了中国科学家团队最新独一无二的成功,提纲挈领介绍了从环境中不断获取未知能量(注:动态引力波能量)转换出来供人类使用的装置——量子发电机(注:实际就是引力波发电机)的关键所在,给予了恰如其分的评价,认为这是开创了引力波能量开发利用的先河!

    秋浦认为,冯劲松指出,这种量子发电机不需要转子、定子,更不需要任何燃料,也不需要充电,只需要激活启动,量子发电机就将连续不断地输出电能。这种装置的产出能量大大地大于输入的常规能量,从而实现自动循环电路并保持强大电能输出,成为名符其实的引力波类型的永动机。


图片

图片

图片

秋浦认为,作为这一领域的探索者,十分关注其相关发展,他认为:目前,其主要原理是通过旋转电磁场、高压线圈谐振、量子超导体(注:常温下)核心发明专利技术等集成量子发电机,提取出环境中的动态引力波能量(注:零点能)转化成电能输出。冯劲松高屋建瓴预测:随着量子发电机(注:引力波发电机)的大规模生产推广使用,一场电力工业产业革命即将到来!将迅速波及到全世界各行、各业的产业革命!同时,引力波雷达、引力波机器人、引力波天文望远镜、引力波无线通信、引力波互联网、引力波彩色高清电视机、引力波全球通手机等高技术产品竞相开发!冯劲松认为:可以预言:21世纪将是人类开发利用宇宙空间动态引力波能量、信息的新时代!

秋浦最后强调,北相总部盼望有更多的朋友,关注量子发电机的研制成功后续发展,以便更深层次去开拓引力波物理特性的综合利用。

   三、冯劲松对话诠释量子发电机研制的深远影响

随着北相会员关注量子发电机的研制工作的增加,总部安排与冯劲松对话,就我提出来的关键问题进行对话。这问题是:1 请你谈一谈中国科学家团队研制成功量子发电机的重大意义。2 中国现在主要有三个大型引力波探测项目,各有什么值得称道的特点?3引力波与电磁波到底有什么异同和区别。4引力波的能量载体——引力子(注:特定频率的单光子)的发射机制和吸收机制。5 评述引力波的三大物理特性。6 实验仪器终于感知到了“引力波”,这将预示着什么样信息?7  为什么说量子超导态的技术实现与强磁场激发引力波是开发利用引力波的核心技术?8举例论证引力波开发利用的可行性。在北相学术群主朱萍主持下,对话非常成功,引起了更多的朋友关注,在国内外产生了很大的影响。

 结束语——冯劲松工作的意义

    雄关漫道真如铁,而今迈步从头越。冯劲松工作的意义,标志北相追求卓越、再创辉煌的求真务实发展方针是正确的,有效的,具有强大的生命力。为中华复兴、科技强国奋斗了整整17年的北相人,将会有更多的冯劲松,更好的成果,迎接北相成立20周年,新中国成立百年!


图片

图片

图片

图片

图片

 

学术动态 86-001 联谊动态(356)吴水清:关注冯劲松北相学派管委会 北相总部 美国格物杂志社 吴水清总编朱萍副总编 志杰海明博客http://blog.sina.com.cn/wusq

吴水清北相空间 [http://1499523822.qzone.qq.com]  https://user.qzone.qq.com/1499523822/main?_t_=0.013686439940382877

 

The Unified Universe,The Unified Theory!