虞函川 李小坚 摘要:联系到柯召-魏时珍猜想发展出的平行宇宙与宇宙轮回结合的模型,可以一下子明白,其实霍金之前的“宇宙会像半球一样闭合”,和之后的“回溯到节点,是到达永恒膨胀的门槛”,能够整合在一起的。在复数空间看,保形变化1/Z将其点外开放半球变换到点内闭合半球,阴阳平衡,合二为一,从此,宇宙成为有限的统一的整体。 关键词:平行宇宙 柯召-魏时珍猜想 庞加莱猜想外定理 三旋理论 一、霍金生前的平行宇宙论 据《科学网》2018年5月3日报道,“平行宇宙没有那么多”,是已故英国物理学家霍金在生前最后发表的一篇 论文,给出的一项关于宇宙起源理论的主要观点。2018年3月4日是这篇论文霍金的最后修改时间,10天后霍金逝世,目前该论文已 在国际《高能物理杂志》上发表。要说该理论,其实在2017年7月在剑桥大学的一次会议上,曾以纪念霍金的75岁生日首次公开过。 霍金论文的合着者、比利时鲁汶大学理论物理学教授赫托格说,这是基于弦理论进行的大量复杂的数学计算,才得出多元宇宙是有限结论的。霍金在2017年秋天曾说:“常规的永恒膨胀理论预测,宇宙是一个无限的分形,在膨胀的海洋中,镶嵌着不同的口袋宇宙。”这是指宇宙暴胀理论,认为在大爆炸后的极短时间内,时空进行了指数级膨胀的继而推论:在整体上宇宙会永恒地膨胀,只在一小部分区域停下来,不断形成无限多气泡般的宇宙。人类的可见宇宙就是不断膨胀的时空中的其中一个“泡泡”。但人类所处的这个“泡泡”中的物理法则,如光速是300000km/s无法适用到其它“泡泡”;因此这些迥异的小宇宙就共同构成一个多元宇宙。然而霍金说他“不喜欢多元宇宙这个概念。如果多元宇宙中的不同宇宙是无限的,那这个理论就无法得到验证。” 霍金在去世前10天最后修改论文时中,他和赫托格提出:多元宇宙论的这种叙事,是错误的。霍金用论文标题的比喻说,要“给永恒膨胀找到一个平滑的出口”。他们这个平滑的出口,是如何找到的呢?赫托格的解释是:传统的永恒膨胀理论假定宇宙整体背景,依据爱因斯坦的广义相对论演化,量子效应在此基础上提供了一些涨落;永恒膨胀的内在动力,消除了经典力学和量子力学的分割,相对论由此崩溃,于是他们就利用弦理论,去统一相对论和量子力学,重新讨论计算永恒膨胀。因为弦理论是一种试图将四种相互作用力统一起来的理论,认为自然界的基本单元是微小的“弦”,弦在振动和运动过程中产生基本粒子。具体来说,是借用弦理论中的“全息”概念:把整个宇宙看成是一张巨大而复杂的全息图,由此三维空间中的物理现实,在数学上可以简化投影到二维平面上。 即霍金和赫托格推出的“全息”概念,是一种分支,它将永恒膨胀理论中的时间维度,分离投射出来,摆脱对爱因斯坦理论的依赖,把永恒膨胀,被简化为时空起点上的一张空间曲面的这种模型中。而联系之前霍金关于宇宙“无边界条件”的预测:如果回溯到宇宙开始时,宇宙会像半球一样闭合。但霍金最后修改的这篇论文中,他却给出不同的结果:“当回溯到某个节点,就会到达永恒膨胀的门槛。过了那个门槛,人类熟知的时间概念会失去意义”。 正是这个“关节”点上,联系到柯召-魏时珍猜想发展出的平行宇宙与宇宙轮回结合的模型,可以一下子明白,其实霍金之前的“宇宙会像半球一样闭合”,和之后的“回溯到节点,是到达永恒膨胀的门槛”,是能够整合在一起的。所以,也能够理解赫托格说“现在我们要发现,在过去还是有边界的”的话。 即可以说,目前关于柯召-魏时珍猜想发展出的平行宇宙与宇宙轮回结合的模型,霍金和赫托格也类似用中国本土弦理论这种新方法,计算出了永恒膨胀理论的一个平滑出口,导向的“有限宇宙”,类似也比西方此前的永恒膨胀理论,建构的无限分形结构简洁得多。但后者也增加了前者理论的可验证性。 因为赫托格分析,新理论缩小后的尺度,可能在人类太空望远镜的观测范围之内──-尤其是原初引力波──-这种在永恒膨胀的“出口”处,产生的时间涟漪,可能是验证新模型的最佳证据。即随着宇宙的膨胀,原初引力波的波长,已超出了LIGO的探测范围,但未来欧空局的空间引力波探测卫星LISA,有望听到这些律动。但相比柯召-魏时珍猜想发展出的平行宇宙与宇宙轮回结合的模型,赫托格也承认,他们还“没有减少到一个唯一的宇宙,结果只是大大简化了多元宇宙,使可能存在的宇宙的范围要小得多。” 目前赫托格表示,他还会在该论文基础上继续探索。其次,如同霍金生前的一些成果,霍金提出“平行宇宙没有那么多”的最后这项宇宙学理论,也有人困惑。例如,加拿大圆周理论物理研究所的一位教授问:“为什么霍金会觉得这个设想有趣?”但更多的是认为,无论如何霍金和赫托格利用“全息投影”,给解决“泡泡”间不相通的问题,提供了一种思路。 哈佛大学的一位天体物理学家就说:“新论文用数学来克服这个数学和哲学瓶颈,对允许在多元宇宙中存在的宇宙类型,进行了预测。”联系柯召-魏时珍猜想,分析宇宙暴胀理论发展至今日,虽然被无数天文观测结果所验证,但统一的宇宙理论,留待的一些终极问题的解答,如膨胀如何开始?膨胀的预设启动条件是什么?膨胀如何形成了如今的宇宙?无论过去未来,膨胀都是永恒的吗?等等,霍金给世界留下的最后一篇论文,虽说是纯理论,纯计算,纯假说;没有观测结果,没有验证对象,没有指明通向平行宇宙的道路,但在统一宇宙的终极问题上,它和中国本土的柯召-魏时珍猜想一起,埋下的都类似一颗不知是否能发芽生根的种子。 二、霍金平行宇宙与彭罗斯宇宙的轮回 霍金和彭罗斯在英国长期合作研究量子宇宙学,还出版过《时空本性》一书。霍金生于1942年,彭罗斯生于1931年。彭罗斯可以说既是霍金的老师,也是霍金的师兄。要了解霍金的平行宇宙观,以及宇宙膨胀如何开始?膨胀的预设启动条件是什么?膨胀如何形成了如今的宇宙?无论过去未来,膨胀都是永恒的吗?等等问题,彭罗斯都是国际权威的数学物理学家之一,他的研究对于说明霍金,以及比较霍金和他与柯召-魏时珍猜想在现代宇宙学上的应用的差异,都具有一定的代表性。我国翻译彭罗斯最近出版的此类研究,是2015年湖南科技出版社出版的彭罗斯的《宇宙的轮回》一书,解答类似宇宙的“熵轮回”疑难,有没有更为合理的方法?彭罗斯说引力子能穿越四维时空,进入高维和多维,类似涉及说明它能“翻转”。然而众所周知,热力学里的“熵”概念是代表无序或混乱。 热力学第二定律说,与外界没有物质和能量交换的封闭系统,熵值只增不减;类似时间箭头。那么“宇宙的轮回”,彭罗斯如何能解决霍金的平行宇宙即使很少,也有熵不可轮回循环的问题的呢?我国改革开放后,1985 年上海科技出版社出版的《科学的未知世界》一书中,就有选编进彭罗斯的文章《自然是复的吗?》,说明彭罗斯的思维,不是我国改革开放之前主流坚持的“以苏解马”哲学,不认可恩格斯赞成复数、虚数也是物质客观存在的马克思主义,比国内主流进步。 彭罗斯的自然是复的讲,从黎曼球面到复数坐标平面的球极平面投影,可描述从代数到自然界的自然数和复数,当然也可以联系“宇宙的轮回”──-“自然是复的”类似“旧实在性”和“新实在性”,是两个不同的阶段、两个不同的地方,因发现和证实的时间不同,“旧实在性”和“新实在性”也许都正确。“旧实在性”类似的自然数和实数的物质及时空,像在“点外空间”。“新实在性”类似的虚数和复数的物质及时空,像在“点内空间”。由此再看我国1989年出版彭罗斯的《皇帝新脑》一书,他讲的广义相对论引力方程的引力机制,揭开了国内和国际对牛顿万有引力及爱因斯坦广义相对论引力,为何长期停滞不前的原因?是没有分清韦尔张量引力效应和里奇张量引力效应。 彭罗斯说的里奇张量效应,是指“当一个物体有被绕着的物体作圆周运动时,被绕物体整个体积有同时协变向内产生类似向心力的收缩作用”。由此弘扬马克思主义赞成复数、虚数也是物质客观存在的现代宇宙学研究,才搞清楚引力场和引力子,是分韦尔张量和里奇张量两大类:牛顿万有引力属于直线运动作用力。爱因斯坦广义相对论引力属于圆周运动作用力。因此次彭罗斯用里奇张量引力效应,证明了虚数超光速的“新实在性”,是回归恩格斯的《反杜林论》一书早就承认存在虚数的合理性。彭罗斯让科学,从旧实在性回到真正的马列主义立场。
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