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2024.8.8
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侯工:《煮茶品宇宙》(13)——维度空间
球坐标系图
今天老张显得犹犹豫豫欲言又止的样子。喝完一杯茶后,老张终于开腔了:
“老吴,不瞒你说,爱因斯坦是我的偶像。目前的科学界还是以爱因斯坦的马首是瞻。”
“爱因斯坦确实是个伟大的科学家,但是,科学是在不断发展的,新的科学理论就有可能超越爱因斯坦,如果他泉下有知,也是会感到欣慰的。如果科学只停留在牛顿权威的脚下,爱因斯坦就不可能超越牛顿了。”
“他的相对论到目前还没有人能够超越过。我总觉得他说的有道理。他说运动的物体,随着速度的增大,时间就会变慢。况且你定义时间就是空间变化的快慢程度:当物体速度增大时,它的微观速度就会变慢,也就是说空间变化慢了,那么,时间也就变慢了。”
“我曾经说过,所有物体的固有速度都是相等的,也就是说,所有物体的总自然速度都是相等的。我说的空间变化是指宇宙球面在径向上的变化,这种变化是以宇宙中心为参照系的,这种变化实际上就是宇宙原速,宇宙原速的变化是恒定的,所以时间变化也是恒定的。”
“但是,我们看到的物体的宏观速度是各不相同的啊!”
“宏观速度,包括微观速度都是宇宙原速的一部分,两者是互补关系——宏观速度增大,微观速度就会相应减小,两者之和保持不变,这样才能保持所有物体的同时存在。如果相对论成立的话,由于每个物体都有自己相对的时间,就会因为各不同时而不能存在于同一个宇宙时空球面上了,宇宙也不是个球面,也就是说各自因不同时而导致不同速,从而不能共存,宇宙本身也就不存在了。”
“运动是相对的。比如说地球运动,是相对于太阳而言的。也就是说,太阳可以作为静止参照系,那么,地球就是一个运动参照系了。”
“太阳的运动是以宇宙中心为参照的,地球的运动表面上看,是以太阳为参照的,但是,宇宙是一个整体,放在宇宙的环境里,归根结底还是以宇宙中心为参照系的。由于自然速度是宇宙原速的一部分,所以,太阳的运动是沿着宇宙的径向运动的,地球的运动也是沿着宇宙的径向运动的地球的宏观速度比太阳快,是因为地球的微观速度比太阳慢,从地球温度比太阳低就可以证明。”
“你的意思是说,太阳和地球运动方向是相同的吗?”
“径向并不是相同的。宇宙上每一个质点都占有一条半径,都有自己的径向。”
“你曾经说过,各个自然速度叠加的总和等于宇宙原速,如果方向不同,怎么可以相加呢?”
“其实,联动体系上每个环节的自然速度都是相对于宇宙中心而言的,而每个环节的自然速度又刚好等于上一环节的总宏观速度加上两者的相对速度,这样就带来计算的方便。但是必须注意,只有相邻环节的宏观速度才能相加。”
“原来如此。那么,什么方向是宇宙的径向?”
“宇宙径向就是下一瞬间。太阳运动的方向指向下一瞬间,地球运动方向也指向下一瞬间。”
“你的意思是说,一个物体的下一瞬间的方向是朝向四面八方的啰?”
“每个物体的下一瞬间的方向是唯一的不变的。”
“那就奇怪了!地球明明在绕着太阳旋转,怎么说方向是唯一的不变的呢?”
“表面上看地球在绕着太阳旋转,实际上,每一瞬间地球都在宇宙的不同球面上,所以,每一瞬间,地球运动的方向都是宇宙的径向。”
“狭义相对论是由爱因斯坦在洛仑兹和庞加莱等人的工作基础上创立的时空理论,是对牛顿时空观的拓展和修正。爱因斯坦从光速不变原理出发,建立了新的时空观。进一步,闵可夫斯基为了狭义相对论提供了严格的数学基础,从而将该理论纳入到带有闵可夫斯基度量的四维空间之几何结构中。”
“问题就在这里。狭义相对论的错误主要有两点:1、宇宙只有一个确定的参照系,任何运动参照系其实都是同一个参照系,任何物体析运动都是参照宇宙中心参照系的,所以不存在运动参照系。2、闵可夫斯基度量的四维空间之几何结构是错误的,这个几何结构就是传统的直角坐标系,它描写的空间是平坦的,只有平坦空间(即假设没有重力,曲率为零的空间)的概念以及表示为特殊距离量的几何学才是与狭义相对论的要求相一致的。但是,宇宙空间实际上是球面,用球坐标系表示较为确切。三维的直角坐标系加上时间一维就成为四维空间。这并不符合宇宙实际。宇宙空间球面只有二维,加上时间运行的一维才有三维。也就是说,宇宙是三维空间。”
“爱因斯坦也是认为空间是弯曲的啊!”
“但是他认为是引力造成空间弯曲的,就象在拉紧的平坦的网上放一个铅球,网就变成弯曲的了。他并不知道宇宙空间本身就是弯曲的球面。也就是说,爱因斯坦认为的弯曲空间并不是球面,而是象被压弯的网一样的曲面。”
“你怎么将维数越搞越少了?现在的潮流是将维数越搞越多的啊?”
“维度,又叫维数,是数学中独立参数的数目。在物理学和哲学的领域内,指独立的时空坐标的数目。按照传统说法,0维是一点,没有长度。1维是线,只有长度。2维是一个平面,是由长度和宽度(或曲线)形成面积。3维是2维加上高度形成体积面。这并不符合宇宙实际。由于宇宙是个球面,所以维数的概念应该是:0维是宇宙中心,表示宇宙结构中心的位置,没有长度,也不占有空间。1维是线,是动态圆上的一部分,有长度,没有面积。2维是宇宙球面上的一部分,有面积,没有体积。3维是2维加上时间积分形成的高度构成的体积。”
“有一种超弦理论认为相对论与量子理论是矛盾的,这两个理论在日常的三维空间里是不可能统一的,它们的矛盾是必然的,相对论和量子论的最大的矛盾在于理论基础不同。广义相对论没有考虑不确定性原理,而量子论的理论基础却是不确定性原理。广义相对论的微观时空观是连续的,平滑的,但量子论因为理论基础是不确定性原理,所以微观时空观是不断起伏的,涨落的,又称为量子涨落。这两种微观时空观的不同决定了它们不相容。现在所有追求统一的理论几乎全是在追求解决两种时空观之间的不可调和的矛盾。超弦论就是其中之一,它是这样调和的。因为量子涨落只有在极小的尺度上才会出现,而超弦论解释物质的最基本组成(就是弦)远大于这个尺度,所以不会影响到物质的宏观层面,这样就可以认为空间是平滑的了,也就调和了广义相对论和量子力学之间的矛盾。超弦理论认为空间是高维数的,在小于弦的空间里还存在人类无法感知的维度。”
“相对论与量子理论有矛盾,应该从理论本身找原因,而不应该企图创造一种理论来掩盖矛盾。其实,由于相对论和量子力学各自都有缺陷,所以产生矛盾并不奇怪。”
“相对论的缺陷你说了,而量子力学的缺陷你没有说过,可不可以谈谈?”
“量子力学是描写微观物质的一个物理学理论,与相对论一起被认为是现代物理学的两大基本支柱,许多物理学理论和科学如原子物理学、固体物理学、核物理学和粒子物理学以及其它相关的学科都是以量子力学为基础所进行的。但是,量子理论还是有缺陷的,一是它无法解释万有引力,二是认为光有波粒二象性。”
“你的意思是说,超弦理论居然掩盖了它们的缺陷并且还解决了两者之间的矛盾,只能说明超弦理论有问题啰?”
“高维理论违反了精简原理,将问题复杂化了。”
“什么是精简原理?”
“精简原理也叫‘奥康姆剃刀’原理,由中世纪英国奥康姆经院哲学家威廉提出。它的基本命题是‘如无必要,勿增实体’,即可以用少数几个原理或原则来说明事物的时候,却用了许多的原理或原则,那就是浪费。但是,如果将奥康姆剃刀原理理解为‘某个条件是不能被我们感知和检测到的,那么和没有这个条件根本就是等价的。’那就不行了,因为宇宙有很多东西是不能被我们感知和检测到的,所以就不能说它们不存在。比如反宇宙、能量粒子、宇宙原速、原速球面等。这些东西人类感知不到,也检测不到,但是通过逻辑推理它们是确实存在的。”
“奥康姆剃刀原理是一个工具,运用是否得当全靠操作者了。看来用它来删除目前宇宙学研究领域出现的复杂化、玄学化、忽悠化的论调是很有必要的。”
“有道理。10维空间论就是不让人想象的。搞得越玄乎,好象就越高深的样子。”
“看来,超弦理论说得确是离谱——说粒子根本不存在,弦振动的频率决定粒子的性质,各种粒子就是弦振动的大合唱。还有什么大爆炸啦、黑洞啦、虫洞啦,连基本的论证都没有,怎么能让人相信?”
“话又说回来,在探索宇宙科学的路上,还是要提倡大胆突破精神的,但是故意忽悠误人子弟那就免了吧。”