从多维世界到单维世界

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  【摘要】 牛顿的万有引力仅限于银河星系,爱因斯坦的《相对论》在极限处时光不能倒流,这一切都因有孕育实体宇宙的“海洋”时矢场的存在!宇宙似乎是有多层时空梯度的“碟状指针”。存在着有序的宇宙结构并能够使生命依附其上。物质和生命都是当宇宙“大爆炸”展开过程中,内缩为多维结构的产物。而物质和意识的根本区别在于对“时矢场”的映射上。新物理学、意识、宇宙、生命从来没有象今天这样紧密联系,只是需要用一根链索将其完美地串到一起!
  【关键词】 牛顿; 爱因斯坦; 测不准原则;时矢场;宇宙“碟状指针”; 单磁体; 多样性; 开放-有序
  
  From Multi-dimensional World to Single-dimensional World
  【Abstract】
  Sir Isaac Newton’s gravitation is beyond the Galaxy, while Alber Einstein declared that space-time can flow backwards in his famous theory of Relativity, all this impossible. Because of the existence of “Time-vector field”. it seems that universe is a “plate-needle” with multi-floors, having various living things above them. all existence no matter with life and without life reduced during so called the Big Bang. The essence difference between matter and mind lies on the reflection of “Time-vector field”. New-physics、Mind、Universe and Living things is never so tightly and nicely connected together as Nowadays.
  【Keywords】Newton;Albert Einstein;uncertainty-survey relation;time-vector field;“plate-needle” universe;single magnetic pole;diversity;open—order
  【中图分类号】G02 【文献标识码】A 【文章编号】1001-4128(2010)11-0176-03
  
  物质似乎在拥有巨大能量的仪器中气化了,而意识总能展现其多样性和灵闪性。生命的本源是什么?……随着现代科技的迅猛发展,人类哲学却越来越远离其根本问题而退缩于一些彼此孤立的一隅之地,在整体上,人们陷入困惑和混沌的状态……
  这一切都还得先从英国伟大的科学家牛顿说起。牛顿在1687年出版了《自然哲学的数学原理》,全面、系统地阐述了他的绝对时空观、运动三定律和万有引力定律,并成功推演出开普勒的行星三定律。一时间,牛顿的机械决定论竟成为“无所不能”的自然法则。法国人拉普拉斯甚至宣称,只要给出“起始条件”,就可以预言太阳系的整个未来。
  然而,事物决非尽善尽美。几乎是与时俱进,随着蒸汽机和内燃机的发展,使得对气体性质描述的研究日益深入。而基于大量实验事实的热力学诸定律,必须在大量原子、分子运动和相互作用中推导出气态方程或流体力学公式。这就必须引入粒子位置、状态、速度分布的概率假设。概率的统计描述也就成为必须,而非精确的不确定性也被引入到物理学研究之中。
  到20世纪20年代,量子力学和相对论的创立,使得牛顿的不朽理论的大部分已被超越,而矗立于人们面前的新物理学[4]p258却又使人们面对的是一个客观、清晰的物理实在变得完全出乎人们想象的另一个非常怪异的世界:它们既具有波动性又具有粒子性的双重特征和具有神秘的称之为“非局域性”的相互关联。
  对此,爱因斯坦始终不予接受,即使是他因为“光-电”学说(量子力学奠基经典)而获得诺贝尔奖,也坚持认为在量子力学的理论库中一定是把某些重要东西给丢失了,因为他断言:“上帝不玩弄骰子。”[1]p61
  量子的“非局域”关联[4]p262就更是神奇了。它更象是量子间具有的意识?彼此能体验相互的存在,并且即使涉及更多的粒子,而且粒子之间的距离再大,这种相互关联的“非局域”效应也是实实在在的。
  量子世界的种种离奇表现,就不能不使我们思考:一定存在某种至今还没能被我们描述过的特殊的场。而这种特殊的场,笔者认为就是:时矢场。因为量子世界所有表现都与时间产生联系。为了说明时矢场的存在。让我们再来分析一下著名的“薛定锷”之猫[3]p152在一个人或一个什么物去打开盒子观察猫之前,猫是处于一种“既死又活”的状态。为什么能得到如此荒谬的结论呢?显然是没有考虑时矢场。时矢场可以变化(相对论),但是在极限处必须保持是单向的开弦,是不能透支的。时间一旦确定,结果也就确定。这也就是说:是时矢场导致了量子波函数的“崩溃”!其与我们所感知的时间是不同的,实际的时矢场应该是这样的:
  而我们所感知的时间却是:itnt0′。所以说我们并没有感知是一种场的存在,而是简单地类推为时间前后没有变化,即是恒定的。
  让我们再回过头来做一个假设:如果把您激发成量子态,您能确信还能把您重新复原吗?显然,您决不冒险!由于测不准原理的存在,量子态的重新组装难以实现。这使我们能够看清物质与意识的区别:物质的时矢场是单向的,是不能透支的,而意识却能随意透支时矢场!但是如果物质的时矢场不是单向的开弦的话,意识还能明辨是非,产生判断和推理吗?
  在自然界现已发现存在着四种基本的力:①万有引力、②电磁力、③弱作用力、④强作用力。物理学家们仿照量子电动力学(QED),提出夸克之间的力场理论——量子色动力学(QCD)[3]p182,但是夸克有3色6味,胶子(信号粒子)有8种组合色,其数量仍然太大!在1967年由阿伯达斯•萨拉姆和史蒂芬•温伯格提出了将量子电动力学(电磁力)和弱作用的统一理论——量子味动力学(QFD)[3]p186。该理论展现了称作自发对称破缺的性质。电磁力和弱作用力统一在一起。
  受电磁力与弱力统一的影响,使人们产生了将这两种力(QFD)再和强核力(QCD)合并在所谓的大统一理论(GUT)[2]p171之中的设想,并最终扩展到包括万有引力,这就是要达到的“超大统一”理论。这使得物理学家第一次能够统一费米子和玻色子。费米子的自旋值为半整数是主要构成物质的粒子,而玻色子自旋值为整数是主要形成宇宙力的粒子。这样,费米子和玻色子——物质和力——可以彼此联系在一起!这其中产生出另一件令人惊异的事,根据超大统一理论在绝大多数公式中,需要11维才行[4]p132——神奇的多维世界。世界竟被卷积到狭小的多维结构之中!年轻一代的物理学家J•谢克大胆地提出:粒子根本就不是粒子,而是在空间旋转和振动的弦!1976年,谢克、F•利奥齐和D•奥利夫奠定了“超弦”理论。这样,粒子(弦)就能在更多维的超空间振动。
  超弦理论最具特色的是:它是从自然中3个基本的普适常数导出的[3]p198。①光在真空的速度C,②普朗克量子常数h再除以2π(我们先赞同这样处理),③牛顿引力常数G。这样我们就能得到三个基本单位:a、基本长度10-33厘米,b、时间的基本单位10-44秒,c、能量的基本单位2×1013GeV。我们只要再稍用下前面的知识,就能推出令人震惊的结论:在温伯格——萨拉姆理论[1]p71中,当加速器达到100吉电子伏的能量时,电磁力将内卷和弱作用统一。这样,我们就对应的在超弦理论中得到电磁力作用的长度为10-22厘米。而电磁力比引力约大1042倍,我们就又能知道引力扩展后的作用长度为1020厘米,我们再将2π补回,取用普朗克常数h,得约为3.98万光年。这与现在太阳系离银心的距离约3.3万光年相差无几!看来超弦理论已深深烙刻上我们所处的特殊环境,而牛顿发现的万有引力只限于银河星系!与银河并列的河外星系的引力分布应各由自身特点所决定,万有引力只相当于核子的强作用力,而3个基本的普适常数则应该为变量。那么,银河以外的宇宙还有别的有序性吗?
  偶然还是有序。达尔文进化论[4]p80认为:生物进化是在漫长的自然选择下,渐进而连续的过程。但更有许多新物种却倾向于,在几百万年内没有任何重大的改变,而在极短的时间里突然爆发式出现。这已在中国云南澄江帽天山(另一处在加拿大伯吉斯山)发现的寒武纪生物大爆炸的化石得以印证。对此人们更多地认为是来自某种有意识的“设计”,而笔者更愿意接受自然界存在有序的规则。推而广之,我们不禁要大胆提问:“现实这样的宇宙的产生是纯粹出于偶然,还是有其更深刻的有序性?而构成现在这种结果的宇宙有没有其形成的最高法则?”
  现在问题是如果当初宇宙仅仅出于偶然而产生的,那么根据P•戴维斯[4]p62的计算。要达到现在宇宙中我们所见到的有序水平,至少需要1010年的时间!这显然与现实相差甚远。而根据热力学第二定理中熵和时间之箭的定义推算,初期宇宙比现在有序还要多得多得多。由此看来,宇宙要比我们想象中的复杂、有序。而宇宙究竟是以怎样的规律向前发展?和这与生命本源又有怎样深刻地联系呢?
  1923年,美国天文学家E•哈勃[1]p45在威尔逊山天文台观察到遥远星系发出的光线具有向低频端“红移”的现象,从而证实了宇宙是在膨胀着的。至此通向现代“大爆炸”理论的道路敞开了。“宇宙爆炸说”能追溯到上世纪的80年代,它最终被1991年宇宙背景探测卫星(COBE)[4]p11提供的约3亿个观测数据的分析结果所证实。
  道理是这样的,为平衡宇宙间所有物质的相互吸引,空间-时间应存在一内在的膨胀的趋势,才能与现有的近乎静态的宇宙相吻合。而对“红移”的研究,美国普林斯顿的两名物理学家罗伯特•狄克和詹姆士•皮帕尔斯推断:早期的宇宙必须是非常致密的、白热的,而我们能看到的遥远的星光正是早期宇宙的白热,只是宇宙的膨胀使得这光被强烈地红移(多普勒效应)。但是,宇宙背景辐射却是如此的均匀并呈现各向同性,这就促使人们逐渐建立起宇宙在过去应该为一密集奇点的模型,也就是说现在宇宙是在经历了“大爆炸”而后产生的,而宇宙背景辐射正是宇宙暴胀后留下的深深遗痕!
  “大爆炸”理论似乎非常完美地解释了:①我们现在的宇宙为什么从任何方向看几乎都是均匀和各向同性的。②我们为什么能逃脱引力坍缩的魔掌,并最终使智慧生命得以发展。我们似乎还应庆幸:宇宙几乎是在刚好避免重新坍缩的临界率处膨胀[1]p114——使宇宙获得最大限度的稳定和平静!生命现象似乎必须恰好适合宇宙这种膨胀而存在的,而宇宙也只有在这样的临界膨胀区域内才允许生命得以发展,两者精密得几乎是天衣无缝,才使得生命现象以相对稳定、平静的形式进化和发展。而笔者却强烈感受到宇宙似乎正暗示其应具有的复杂而有序的结构。
  人们在描述宇宙中的生命现象时总是打这样的比喻:在一根钢丝上放稳一只盛满水的碗!根据经典热力学理论,封闭系统自由能趋向于由有序到无序,熵值不断增加,最终达到“热寂”的平衡态。宇宙要是封闭[4]p17的,背景辐射将不可避免地增加,最终整个宇宙将被强光照亮;而如果宇宙是开放的,生命将由于冷(能量散失掉)而消亡。而宇宙似乎异常精巧地避免了这两种两难的结局,却与生命有着十分内在的“默契”。但是,生命向人们展示的却是:在宇宙向外膨胀(熵值增加,趋向无序)中向有序端急进!这竟更象是在宇宙肌体上的“癌变”!据此人们认为,生命现象在宇宙中是非常罕见的。
  然而,我们只要稍稍回顾一下量子世界中存在的精巧和有序,就会又禁不住要问:“在已知宇宙暴胀的初期,宇宙曾是高度有序的多维结构(根据超弦理论至少有11个维度),难道随着宇宙暴胀这一切都消失得无影无踪了吗?”如果我们将物质内部粒子世界的高度有序性和生命向有序急进的形态都归一称为“多维结构”,那么,物质和生命都是当宇宙“大爆炸”展开过程中,内缩为多维结构的产物,是对宇宙初期高度有序的“记忆”与承续。但是生命的本源在哪里?宇宙与生命“默契”的根源在哪里?宇宙有没有适恰而有序的结构,让生命依附其上?也就是说生命的存在应该有其更深刻的理由!
  其实,这一切的必然已经在前面层层铺垫中露出端倪?有序就存在于维数中!依据“宇宙大爆炸说”,宇宙开端于致密、致热的奇点?至今最复杂、最有序的多维结构。而我们现在能够观测到的宇宙结构是四维的,这都源于上世纪初爱因斯坦革命性地精巧地将时间添加到三维空间之中。现在让我们先作两个推论(宇宙浩大,没法直接观察!):1、宇宙在结构上遵循,维数越多,其尺度越小;相反,维数越少,其尺度越大。2、由多维向单维扩展时其扩展空间将递增,并更能呈现多样性。现在我们在三维空间中去掉一维,同时其尺度巨增,得巨大的二维平面,再减掉一维,就由平面对称伸出两根长长的指针,至此三维空间再也没有可消减的了。这样,仅剩下最后的一维——时间。因为,时间只有一维,也就只能保留下一个矢量,所以成为一个时间矢量场,这也清楚地表明为何时矢场总是单向的开弦!这样展现我们脑海中的宇宙竟是悬浮于时矢场中的“碟状指针”!由于存在于场中,其两极必然极性相反。不过有两点大家尽可放心:①极性在两端为最强,宇心部分应成中性。②别担心在另一极耦中会存在象幽灵般左右你的反物质的你的镜像。因为星系与生命都是复杂的多维结构,依据多样性,宇宙只维持其大型态,而其内部则呈现各式各样的形态。
  正如前面所证明的,牛顿发现的万有引力仅限于银河星系,它并不能成为宇宙中普遍的规律,也就是说仅靠万有引力是不能形成宇宙的模样。那么,在宇宙中还应存在着第五种力,以用来形成宇宙的“碟状指针”结构。这种力依据目前人们推算宇宙的大小在200亿~150亿年的判断,应该比万有引力还小106倍!并且还要与弥布整个宇宙的时矢场相互作用,而与磁场中的洛仑兹力相仿。同时,质量似乎在宇宙中更为普遍。质量(万有引力产生的核心)是如何产生的?我们能否推测:质量是宇宙另一极耦通过时矢场所赋予的。即质量产生是与其粒子有无反粒子相对应,也就是说只要能找到反物质,粒子就具有质量?而时矢场的存在是使宇宙在大尺度上获得有序的关键!时矢场浩大无边,象是孕育实体宇宙的海洋,同时也是整个宇宙的一部分,所以宇宙既开放又能相对封闭,从而达到有序。这也促使宇宙得以达到如此复杂的结构,包括复杂的智慧生命。这也一改原有对宇宙的印象,而呈现为一生机勃勃的宇宙。其中也确实包喻着最高宇宙法则——开放、有序!”(这完全打破了《耗散结构论》对自然界的描述)。或者说得更生动些则是:“物竞极光、类排有序!”
  那么,这一切有什么依据吗?有!①反物质,数量奇少而不稳定,只能在能量巨大的加速器中偶然闪现。现在则能够说:存在,但不应该在这儿!②单磁体,至今也没有找到。而现在连实体宇宙都是双极磁体,到哪找单磁体?③弱力的宇称不对称[1]p79。笔者有种预感,从中能找出第五种力。④“银河气弧[5]p150”,不久前,美国的莫里斯观测到银河系中心有一道垂直于银盘面伸延而出的巨大气弧,气弧长约150光年以上,甚为壮观,表明有一磁场存在,但该磁场的南、北极并非对称!
  我们能否推断:宇宙“碟状指针”的结构会不会一层套一层分布?宇心每发生一次大爆炸,一些物质就会逃离宇心引力的束缚,而只有当宇心一次次大爆炸(间隔时间很漫长),耗尽内部所有的物质和能量而形成真空,宇宙一层层剥离的物质才能坍缩回宇心,开始新一轮的宇宙的形成过程。这样能够形成时间和空间的梯度,让生命的发展有足够扩展的时空!再如果坍缩是局部的内层坍缩,这又无疑给宇心装填满了燃料……而等到较外层的时空坍缩时,不知已过去几亿亿亿年,此时物质已衰变得没了形状!这会不会是宇宙的另一个结局?
  生命看来是由宇宙所给予的扩展空间和其内部的有序性而产生的,是宇宙中最复杂、最灵活(具有创造力)的自适应组织,也是最能昭示最高宇宙法则“物竞极光,类排有序”的具体体现。那么,生命的本源在哪里?应该来自慧星[5]p115冰冷的世界。宇宙存在着两个极端才可能生成新的物质结构:一是高能核聚变;二是低温超导态。而这一切又都与时矢场相关联!为什么电子要围绕核子以那么高的速度运动?根据爱因斯坦的理论,速度与时间的关系,此时产生的时矢场较慢,而具有异常稳定态。聚变,拥有的高能已将电子激发脱离核子并等离子化从而打破稳定的时矢场结构(是否还存在另一种生命形式?);而低温超导态是使核外电子速度降至为零,而突然具有高度的活性。所以生命是那么惧怕高温、高能而亲和低温!而生命的最初形态随着慧星旅行,一旦坠入适恰的宇宙结构中就开始展现其内在的有序性了。
  意识总能向人展示其多样性和灵闪性,更要命的是,意识竟能任意模仿或展现时矢场,这也成为物质和意识相区分的“分水岭”,而意识得以形成(道法自然)的根源也正是时矢场的存在!是否可以推测:大脑的结构,包括人类独有的大脑皮层(二维),才使意识具有了多样性?而根据宇宙多样性原理,似乎智慧生命还应该在大脑结构中拥有一维结构。但是,生命体都具有的DNA——双螺旋线性结构(一维),似乎拥有惊人的多样性和稳定性。看来,宇宙与生命确实存在着惊人的“默契”!
  目前,人类正处在向高维世界(纳米技术和生物工程)进军的门槛上,也就是说未来向高维世界进化是要依靠人类智慧来完成其高度有序,因为,宇宙已赋予人类具有这种能力,但是这一切必须需要高度有序和高能(有些实验最好远离地球!)。将会产生一个由人类所促成的高度有序、高能的世界,人类也必将拥有更广泛的控制力和更自由的空间。然而,人类不能忘记宇宙的法则:“开放、有序。”,更因为有时矢场的存在,不确定性消除不掉,会有大量的优胜劣汰发生,甚至是不可控制的灾难,所以就人类伦理而言,必须阻止这样的后果在人类自身上发生。此时,应改变一下宇宙的法则:有序——开放。
  
  参考文献
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