漫談誤入歧途的物理大統一理論
前幾天,本女漫談了如何可以通過可計算性理論,
把數學通過信息論和量子物理統一起來,從而建立
一個數學和物理的大統一理論。
今天,不談數學和物理的統一,談物理內的大統一
理論。為什麼談這個呢?因為在今天,主流的物理
大統一理論的研究,已經誤入歧途了。本女認為有
必要站出來,指點迷津。
物理量子場論里的所謂標準模型,把自然界四種力
的三種,即電磁作用力,弱相互作用力,及強相互
作用力,統一在一個理論里得到解釋。然而,最先
被發現的一種力,即萬有引力,卻無法被被統一在
標準模型里。不但如此,萬有引力的存在,嚴重地
挑戰了標準模型理論的正確性。因為有僅僅依賴於
物質質量的引力場的存在,導致了量子場論的不可
重整化,而不可重整的量子理論,不可能是正確的
理論。於是,研究者們幾十年來一直都在尋找一種
能夠成功解釋萬有引力的大統一量子場論。
量子理論里的重整化困難的原因,在於奇點的出現,
試想如果一個粒子存在於一個無窮小的一點,在那個
點上面,能量密度,電荷密度,等等都趨於無窮大,
而無窮大的結果,是不符合物理現實的。解決這個在
奇點無窮大的問題的辦法,就是假設粒子不處在一個
無窮小的點上,而是分布在一個極小的小弦線上,這
條小弦必須在四維時空之外其它的維度上。
這也就是所謂的超弦理論,為了解釋所有已知的基本
粒子,這個額外的維度還不止一個。理論物理學家們
對各種可能的多維空間進行理論推導,發現他們覺得
十一維的模型比較有可能解釋所有的東西。這也就是
十一維宇宙的由來。
說到這裡,還沒有談到為什麼本女認為現代主流的
物理大統一理論的研究是誤入歧途了。我們先簡單
地回顧一下現代宇宙學的發展。
首先是愛因斯坦的狹義相對論提出和被接受,其中
包含了光速不變原則和任何物質的速度不可能超過
光速,並且同時性不再是個普適概念,而取決於地點
和觀測者的所處的慣性系。
其次是哈勃紅移的發現,天文學家發現,越遠的星體,
其光譜發生的紅移越大,紅移量大約正比於星體離開
我們的距離。光譜的紅移意味着這些星體在遠離我們
而去。按照哈勃紅移推算,距離我們一百五十到兩百
億光年的星體,其紅移量近乎百分之百,也即,這些
星體以近於光速遠離我們。既然光速是宇宙最大可能
速度,我們也就不可能觀測到更遠的星體,因而宇宙
有一個一百五十到兩百億光年的半徑。
哈勃紅移的發現,導致了宇宙大爆炸學說的提出,它
認為宇宙起源於無限緻密,溫度奇高的一個奇點,以
光速向外爆炸膨脹,直到今天的宇宙。大爆炸學說到
今天已被廣為接受,其原因是絕對溫度三度的宇宙
微波背景輻射的發現,與大爆炸學說的計算吻合。
再次是愛因斯坦的廣義相對論的提出,認為萬有引力
可以歸結為時空的彎曲,同時,處在萬有引力場中的
物體,其時間的進程要減慢。廣義相對論導致了所謂
的黑洞理論的提出,認為如果一個星球質量如此密集,
會導致連光子也無法逃離其表面,那麼一切東西掉了
進去,都是不可能再出來的了。此即所謂黑洞。黑洞
有所謂的黑洞半徑公式,如果某個質量集中於正比於
質量的某個半徑之內,那麼就形成一個黑洞了。
宇宙大爆炸和廣義相對論導致了愛因斯坦的三種宇宙,
即基於宇宙總質量的大小,宇宙的最終結果有三種,
一種是宇宙總質量太小,引力場不足以使宇宙的膨脹
減慢,宇宙會無限膨脹,溫度降到絕對零度,最終是
個冰冷死亡的宇宙。另一種是總質量太大,引力場最
終使宇宙停止膨脹而反過來塌縮變小,最終宇宙變得
很小而溫度極高,即熱寂宇宙。第三種可能是宇宙的
質量不大不小,最後宇宙不再膨脹,也不會開始縮小,
是所謂的平衡宇宙。
現在人們相信,宇宙引力的大小,應該是非常接近於
平衡宇宙的情形。
現代物理大統一理論的誤入迷途,就開始於宇宙大爆炸
和愛因斯坦的三種宇宙。研究者們都忘記了一個事實,
即引力的大小,不但取決於產生引力的質量大小,也
取決於萬有引力常數的大小。
自牛頓時代開始,人們自覺不自覺地把萬有引力常數
當作一個常數來對待。但是本女必須指出,沒有任何
證據表明,萬有引力常數是一個常數,並且馬上就有
證據表明,它絕對不可以是一個常數。
為什麼沒有證據表明萬有引力常數是常數呢?所有的
關於測量萬有引力的實驗,都是在從牛頓時代到今天,
短短幾百年間,在不超出太陽系的小小範圍內測定的。
如果人類以為這樣的測量結果,可以線性外推到幾百
億年以前的宇宙,或者是宇宙的另一盡頭,仍然適用,
那麼是太不知天高地厚了。
如果假定萬有引力常數是不變的常數,立即碰到的麻煩
就是大爆炸理論和愛因斯坦的三個宇宙觀。試想在一百
多億年前,宇宙的比現在小很多,因而引力也強很多,
而宇宙的質量並沒有變,如果早期宇宙的引力不足以使
它結束膨脹開始塌縮,何以到今天宇宙的引力因為距離
的增大而減弱,反而可以令得它最終可以不再膨脹達到
平衡呢?
更麻煩的是,宇宙早期當它的半徑還小於依據它的總質量
計算的黑洞半徑的時候,難道不是一個黑洞嗎?這個黑洞
怎麼可能繼續膨脹,最後突破黑洞半徑呢?
猶有甚者,如果使用現有的宇宙總質量數據,計算其黑洞
臨界半徑,你會發現現在宇宙的半徑不多不少,剛好是它
的黑洞臨界半徑的大小!!!
必須假定萬有引力常數其實並非一個常數,而是會隨時間
的推移而變大的一個變數!!!
更進一步,應該在愛因斯坦廣義相對論的基礎上,徹底地
拋棄萬有引力這個概念,取而代之的是一個與整個宇宙的
幾何結構有關的局部的時空彎曲概念。萬有引力常數不是
一個物理常數,而是一個宇宙參數。
再進一步,我們得承認,我們所在的宇宙,本身其實是
一個黑洞!!!這個黑洞宇宙的外面,也許有無數個類似
我們的黑洞宇宙的其它黑洞宇宙,但是可惜這些黑洞宇宙
之間是沒有辦法溝通任何信息的。我們沒有辦法不承認
這個宇宙是個黑洞,因為它不大不小,剛好是個黑洞臨界
半徑的大小!!!
斗膽再邁前一步,黑洞可以連續擴大嗎?這個只有在外界
源源不斷輸入巨大的質量的情形下才可能。幾乎無法相信,
我們這個宇宙的外面,會有什麼東西在源源不斷地餵哺它
巨大的質量。所以必須假定我們這個宇宙並沒有在連續地
膨脹之中。
那麼哈勃紅移是怎麼一回事呢?要知道,哈勃紅移不但是
存在於較近的星體中,在宇宙邊緣的星體,也普遍存在着
紅移。這是個無法否定的觀測結果。
這裡就涉及到另一個現代宇宙學誤入迷途之處。人們在
討論哈勃紅移時,似乎已經忘記了廣義相對論。廣義相對論
是不應該被忽視的,它有強有力的實驗數據的支持。
人們不應該忘記,在討論來自宇宙另一角落的光子的時候,
天文數字的宇宙總質量在起作用!宇宙的總質量形成的引力
場,足以產生一個象宇宙那麼大的黑洞。在這麼強大的引力
場中,廣義相對論的作用是相當顯著的。在地球的參照系
看來,地球處在這個引力場的中心,因而地球上事件的時間
進程,要比遠離引力場中心地點的時間進程減慢。
因此所謂的哈勃紅移,其實是廣義相對論紅移,而不是
多普勒紅移!!!哈勃紅移,並不表明宇宙在膨脹!!!
事實上,除了哈勃紅移,天文學上並沒有任何第二個證據
表明遠處的星體在遠離我們而去!!!!
基於哈勃紅移的大爆炸學說,是錯誤的。哈勃紅移只不過
是黑洞宇宙之內的廣義相對論紅移。
至此,本女已經將現代宇宙學的基本觀念,打了個落花流水。
但是這個還沒有完。人們會問,可以證明大爆炸學說的絕對
三度宇宙微波背景輻射,該怎麼解釋呢?
事實上,宇宙微波背景輻射的溫度值,恰恰是本女的黑洞
宇宙論的有力佐證!記得霍普金斯的黑洞熵公式嗎,使用
宇宙的現有半徑及其背景溫度,計算得出的宇宙黑洞熵是
10^122,當然波爾茲漫常數做為一個無關緊要的人為常數
可以從熵值中去掉,那麼這個熵就代表了信息量。信息即
負熵,熵即負信息。負信息是因為黑洞內的信息是無法為
外界獲得的。本女然後假定宇宙是一台巨大的量子計算機,
假如它使用宇宙的全部能量從宇宙誕生的開始一刻不停地
進行量子計算,那麼它的計算量,也就是信息量,是多少
呢?不多不少,正好也是10^122。
如果兩個物理計算,得到兩個幾乎一致的巨大無量綱數,
那麼可以基本肯定兩者間是有關聯的。這個觀點,是
狄拉克提出大數猜想理論時首先提出的。可惜幾十年來
沒有多少人注意到。但是本女是相信大數猜想理論的。
至於大數後面的巧合,到達隱藏着什麼物理真詆,那是個
永遠值得研究的問題。
方舟の女