三、量子宇宙非对易几何中的局限 波函数在基态的形式,是宇宙能量为最低值时的函数,即真空态波函数。宇宙波函数方程是1967--1968年惠勒和德韦特等应用狄拉克量子化方法,借助引力的正则量子化步骤,给出的一个类似薛定谔方程,也叫惠勒-德韦特方程(WDW)。 WDW方程具有演化解和虫洞解──WDW方程的演化解和虫洞解分别把空间或超空间分成两个区域:经典禁戒区和经典允许区。演化解的经典禁戒区为指数型,类似微观的暴胀。演化解的经典允许区为振荡型,类似周期运动。虫洞解的经典禁戒区和经典允许区,可以分别看作婴儿宇宙或相应虫洞的不同尺度。虫洞现象相当于引起的双定域效应。虫洞的作用和它的喉管长度无关,这样的情形称作稀薄气体近似。虫洞机制效应,是对于普朗克能标物理中各种耦合常数产生影响。 假真空类似能量密度很大。量子涨落现象在假真空,造成希格斯场的量子偶然穿过势垒──势垒把假真空和对称破缺相分割开来,希格斯场透过这种势垒,形成“小气泡”和对称破缺相。然后,这些小气泡开始以接近光速的速度增长,并把假真空转变为对称破缺相,这导致假真空能量密度的分解,从而大量粒子产生。 1、非对易几何与庞加莱猜想 当代数学中的非对易几何,也称量子几何。量子时空理论中存在的问题,如非定域性问题、散射理论问题、规范理论问题等,有可能被庞加莱猜想应用所解决。 A、庞加莱猜想使用的封闭曲线、点和球面等概念,类似量子空间、时间上的自由场,是一种非定域性观念。非定域性因果关系引起的定域性是一种渐近观念,如果明显的定域性观念不存在,那么非定域性观念也不会存在。所以,类似庞加莱猜想引出的特殊共形──试管弦、套管弦,是非定域性自由场因果性渐近引起的定域性,那么它们可以是稳定的。 B、散射理论在大尺度时,其行为是经典对称性的。但极高能散射理论会推广到量子空间、时间上,即封闭曲线、点和球面等概念会渐近引出特殊共形的试管弦、套管弦,所以有效非定域性重正化,能在微观试管弦、套管弦图像等层次截止。 C、同样,极高能规范理论也会推广到量子空间、时间上,目前有用非对易几何在描述。其实,非对易几何和规范场理论有相似之处,是它们都把轨形拓扑与一般拓扑混合使用;在用一致的形式来表述基态的量子引力上,是有欠缺的。 我们不反对把轨形拓扑与一般拓扑结合使用。在超弦理论中,物质结构的基本单元是BRANE,有的称为“块”,也有称“微单元”的。它们的时空量子性是和场的操作的具体运动形式密切相连的,它们间接的相互作用会呈现着复杂性和特殊性的多种形式。在这个意义上,庞加莱猜想分层次性结合使用轨形拓扑与一般拓扑,能揭示空间、时间和物质结构相互作用最深层的统一性。 2、非对易几何的量子性不完备 超弦理论中,非对易几何与D膜动力学有相互依赖的作用。非对易几何是把空间、时间换成非对易算子,典型的非对易式有正则结构、李代数结构、量子空间结构等三种,从而导致时空模糊物理学。 其实,非对易几何类似规范场理论,是对轨形拓扑与一般拓扑的区别在模糊地使用。例如,在莫耶变形场中,开弦端点和D膜可看成是等价的,这是一种“模糊”。而在“模糊球”上建立的各种场理论和研究超弦理论的具体性质,是把类似模糊球图像作为量子空间的一个混合模型,用作量子群的载体空间。量子群是矩阵的某些集合,其矩阵元素是非对易的。这里如果是球和环不分的轨形拓扑“模糊”,那么非对易微分几何本身并不成熟。 3、断续与连续非对易性并非唯一 时空、质能尺度的断续与连续的非对易性,并不等于时空、质能形态的球面与环面量子的非对易性。所以,在普朗克标度的数量级范围内的普朗克长度和普朗克时间,与我们宏观测量的长度为0和时间为0的标度,也许具有对偶性。即普朗克长度趋近于0、普朗克时间趋近于0,量子时空就趋近经典时空;换句话说,经典时空是量子时空的连续近似。 时空的连续性和时空的量子性,是在低能和极高能、宏观和微观的两个不同领域、层次得到的客观特性。庞加莱猜想正定理和逆定理的量子化,首先是它们的不确定性和非对易性。但庞加莱猜想隐含的粒子的位置和时间的不确定性,并不能只是认为,纯粹几何的点概念的内涵,就是量子力学接受的深层原因。由此有两点值得注意: A、空间、时间的不确定性,能给出某种非对易性的几何空间、时间结构的存在吗?目前这种非对易性时空结构正是超弦理论和M理论奠基的依赖。如果它是人为作出的呢?例如它給出空间、时间坐标的正则非对易关系,只是说明空间和时间为断续而非连续的非对易关系。 B、霍金、彭罗斯等人证明,狭义、广义相对论的物理量变易是连续的;量子力学和量子场论是半量子的,即它们基于的时空观念的变量,仍然是连续的。而且只要关于物质、能量以及因果性等一些合理的物理条件成立,广义相对论中不可避免地存在着奇点;奇点莫过于因果关系的破坏。即在这里,任何过程将无先后可言,这就意味着因果律在奇点处不再起任何作用。但是在庞加莱猜想涉及的空心皮球内外表面翻转的操作中,奇点因果性的破坏,只是对内外表面量子翻转交流的先后顺序有可能破坏,但对于内外各自的表面,因果律仍然是成立的。 4、卡拉比--丘空间的模糊操作 普朗克标度空间称为卡拉比--丘空间,额外维的空间被看作是普朗克标度上的弯曲。卡--丘空间翻转变换和锥形变换,必然有类似轨形拓扑的撕裂、断裂、粘贴、聚合的操作,这也就使卡--丘空间可以具有不同的拓扑形态。好处是,这些不同拓扑的卡--丘空间,可对应于具有不同的物质和作用力的物理规律。副作用是,这中间的模糊操作有可能打乱数学约定的严格规定性,因为它没有严格给出一般拓扑与轨形拓扑的尺度、操作的规范限制。 5、霍金果壳状膜与全息假设 庞加莱猜想正定理说的是类似球面的膨胀和收缩,这和气泡的膨胀和收缩相同。如果庞加莱猜想逆定理说的是类似环面的膨胀和收缩,这是球面上留有通孔的情形,这是气泡不允许的。正是有孔,反德西特膜(ADS)与共形场论(CFT)的对偶,使连接两个大的反德西特膜时空的喉管区域收缩,可以类似一根管线弦,也等价于一个环量子。我们知道,瞬子解是最类似套管弦。所以霍金果壳状膜才可能是瞬子隧通而创生的。即果壳状膜实际是等价于环量子的。 霍金说,把瞬子上量子理论所能允许的真空涨落,比作果壳上的皱纹,果壳上的量子皱纹包含着宇宙中所有结构的密码。我们知道,环量子的三旋理论将表示各种基本粒子的“三旋状态组合”称为“圈态密码”(圈态指弦圈的三旋状态)。圈态密码以弦圈的三旋状态组合表示基本粒子,从而推出了以三旋组合多样性铺展宇宙多样性的全息;由此,反德西特膜与共形场论的对偶性猜测和全息假设才成立。 庞加莱猜想是解决共性的普遍问题,这并不意味着它能解释所有的自然现象。即科学有关的其他诸分支,是解决个性的特殊问题,其复杂性和深入性有待长期艰苦努力加以反复探索。 参考文献 [1]叶眺新,前夸克类圈体模型能改变前夸克粒子模型的手征性和对称破缺,华东工学院学报,1986(2); [2]叶眺新,三旋理论与物理学,华东工学院学报(社),1991(3); [3]王德奎,物质族基本粒子质量谱计算公式,大自然探索,1996年(3); [4]王德奎,三旋理论初探,四川科学技术出版社,2002年5月; [5]孔少峰、王德奎,求衡论──庞加莱猜想应用,四川科学技术出版社,2007年9月; [6][美]凯恩,超对称:当今物理学界的超级任务,郭兆林等译,汕头大学出版社,2004年1月; [7][英]安东尼.黒等,新量子世界,雷奕安等译,湖南科学技术出版社,2002年5月; [8]王德奎,解读《时间简史》,天津古籍出版社 ,2003年9月; [9] 薛晓舟,量子真空物理导,科学出版社,2005年8月; [10]王德奎、林艺彬、孙双喜,中医药多体自然叩问,独家出版社,2020年1月。
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