新概念物理学 解物理学11道难题解

2019-1-7

1.3题解


1、什么是物质?

按照经典物理,原本不存在此问题,现在,为什么它不但成问题而且成了最大难题之一?困难开始于《相对论》提出的“质量不是恒量”进入理论;“质量随着物体能量的改变而改变”。此理论并未为此解说出如何“改变”,按说这一理论属于“论而不证”,带有假说性质。以后,也未能对此作出论证。此说的提出是用于解释加速器中粒子为何达不到光速,第一章已经提到,是“风帆效验”使粒子在加速器中达不到光速,这是分析加速器原理后找到的原因,“质量改变”当然就不是真正的原因。就是说,质量不转变,带电粒子在加速器中本来就不能达到光速,何况,迄今说不清质量如何转变,是原子变多、变少、粒子密度变化还是粒子体积变化?根据能量不灭和质量不灭两项规律,“质量改变”是做不到的。“质量不是恒量”对理论既产生冲击,也产生困惑。尽管人们倾向于深信不疑,但却违反了物质不灭规律,必须在二者间作出选择,结果很遗憾,质量可变的观点占了优势,从此,“物质不灭”被迫后退,处于参考地位。不少近乎神话的“转变”,在“质量可变”的支持下步入理论厅堂。试举一例如下:“大爆炸之前,现有宇宙中全部物质压缩在亚原子尺寸空间”。这类理论现在已司空见惯,此论的特点依然是论而不证,只提出一个变化结果并不论证机制和理论根据。并不回答“物质的体积是怎样发生这么大跨距变化的”,似乎只有“物体的质量不是恒量”可用来作为依据。宇宙间全部物质的体积“压缩”到亚原子尺寸其“压缩比”超过1049(10的49次方)比1。但现实中的物质并非那么易于压缩,气体压缩为液体,压缩倍率约为103(10的3次方)∶1;液体则很难压缩,在数百万大气压之下,压缩比与1∶1相差很近,<<10∶1;固体似乎比液体可压缩性增大,这是物质“弹性”导致的误会。因为液体受压是处于“密闭”条件下,固体受压通常处于“开放”条件。如果固体也在密闭下受压,其可压缩性不会大于液体。

是什么机制让众多物质几乎无限地“压缩”呢?有什么实例显示这种“压缩”的可能性呢?应当提出,《相对论》并不支持这种“无限压缩”,因为,除了上述质量可变之外,还有“质量与能量实质上是相象的;它们只是同一事物的不同表示”,是“不同表示”,又是“同一事物”,所以,能量便不能没有体积,它的体积同质量的体积相同,即按照《相对论》,mc2能量具有m的体积!如此,人们不能说“根据相对论,宇宙间物质总量可压缩在……之中”,不存在这样的“根据”。如果“理论”容许 “质量变化”,这乃是理论的失误。

质量不能随意转变,转变只是形态的即分子组成方式的改变。物质不灭、能量不灭是宇宙间客观存在的基本规律,质量必定有体积和发出力线,力线与其它质量的力线产生作用力。原子物理学的发展只是对质量与物质的“不灭”作出了进一步诠注,即基本粒子不灭、不变。

至此,回答“什么是物质”,在经典物理学关于物质的描述之外不需要再增加新内容。

2、暗能量的性质是什么?

暗能量指的是不能见到的能量,它同“明能量”相比有何区别?

关于暗能量的费解多半是“误论”引起的,因为出现了宇宙膨胀理论,又根据星体越远“红移”越大,产生了宇宙加速膨胀的推论。

本书已指出,“宇宙大爆炸”证据不足。但是,持“爆炸”理论者似乎并不在乎反面意见,他们无视不利于“大爆炸”理论的事理,不改初衷,在此情况下,认定“宇宙加速膨胀”为真实存在,由此引发了膨胀能源的思考,在找不到能源的迹象之后,于是提出了“暗能量”,这种提法也属于“论而不证”,只提出一个名词,并不探讨“暗能量”到底是何种能量和它为什么暗而不现?它由谁发出?却由此对暗能量的估计,不断加大,以致估计暗物质暗能量比全部宇宙现存物质高出许多倍。

如果宇宙真在加速膨胀,远星真以亚光速离去,万有引力果真对它们“拉不动”,宇宙空间中当然存在一种推动众星远离的能量,因为力的平衡是十分精确的,向外的作用力若不超过万有引力,它们不可能“离去”。

所以,如果远星果真以很高速度离去,必定有一种能量会被人们发现,此能量分布于空间,方向为“径向” 其作用使星体远离,而且此“能量”必定也具备动量mv, 遵守力学定律,有发出的因果关系;二是如果找不出这种能量,远星离去则为假象,必定能找到产生假象的原因。

总之,需要将这一事态的分析研究放在因果关系之中,让提出的理论合乎逻辑且不违背已经证实的物理规律。据前面所述,一切能量都存在着动量mv,即能量离不开质量与相对运动,暗能量的载体何在?它可能存于宇宙“内部”和“外部”。

“内部,有微小到看不见的物质不断推动众星离去”。从性质上说,“微小到看不见”并不稀罕,根据前面叙述,空间恰恰到处充满演变中的“粒子”,它们聚合到成千上万时,其尺寸也小于0.1微米,不能反射光波,是地地道道的暗物质。但是,要它们的力量大得能推进远星径向外移,这样的物质其总量要比“明物质”多得多,果真如此,众星有如在“阻尼”极大的介质中运行,会很快减速;星光会在极短距离内不能穿行;空间会生成比现在多许多倍的星星……很明显,这种能量不会存在。

这样的物质会不会存在宇宙外部?就是说,“在远离现在宇宙的外空间,存在一堵由物质形成的‘宇宙墙’”,此墙的物质向我们宇宙众星发出引力,引得它们向外离去!设想尽管比较新鲜,但也同属于论而不证,同样不能回答随之而来的许多“为什么”,所以也不属于物理真实。正确的推理,应当解释疑问,使因果关系明朗化而不是复杂化。

在内外都不能确实找到能源的情况,不得不返回“红移”是否能代表远星离去的问题上来,本书在上一章中已经对“宇宙大爆炸”进行了分析,红移只是空间光波传播中出现的现象,并不表示远星高速离去。

至此,可算揭去了暗能量神秘的面纱,可以比较简洁的回答:暗物质所携带的动能为暗能量。注解是,此处的暗物质、暗能量是物质聚合演变过程中粒度小于1/2光波波长时的称谓,暗物质的“物质“即为引力子,运动速度为光速量级。

若问:“暗物质、暗能量在宇宙中所占份额有多大”,答:估计小于0.1%,作出这一估计的支点有二:一是假设能量与质量成比例。爱因斯坦的能量算式令人钦佩地接近物理真实,从第2章的“聚合”描写中可见,不论哪种聚合,物质m具有的能量都是1/2mv2,因为粒子飞出原子时速度v为光速量级,所以总能量可按著名的算式E=mc2估计。;二是,据近代空间航行轨迹分析,宇航器受到的“暗阻力”并不显著。对于遥远空间中的物质分布,尽管可以遐想,却不能当作理论。

3、重元素是怎样产生的?

有一种并未得到验证的观点惭惭地获得了广泛信任,即宇宙在“开始”产生物质时先产生了轻元素,轻元素又在恒星的核反应中聚合成为较重元素,但未能找到较重元素进一步成为重元素的机制,因此,重元素是怎么产生的便成为难题。

在以上理论体系中,宇宙“开始”于“大爆炸”、“大爆炸”由“奇点”产生。

如果不能据理回答这类问题,人们本应不认真看待这类设想,即使它能解释一个重大问题也如此。为什么?因为这一类“凭空设想”可以创造出不少,都认真对待势必应接不暇而无所收益。提出一则“不证之论”相对说是比较方便的,它同据理推测的重大区别在于不受规律约束任意驰骋思绪。可以解释任何难题但同时也附带产生一批新的难题。若利用这类“理论”结果离开真实更远,出现的新问题更多。

在此,又一次从质疑奇点理论揭示宇宙大爆炸理论的难以置信;本书在关于宇宙的论述中,曾提出过宇宙无所谓“始终”的观点,这相当于说,宇宙不存在“开始产生物质”的特殊时段,不能从“先后”角度考虑元素形成机制。从基本粒子聚合成为质子、中子、原子到恒星发展成为“超新星爆发”,乃是空间不断的循环过程,其动力是引力,无需其它参与。

是什么因素使宇宙间原子出现了多种不同结构呢?按元素周期表,不同元素多至110种,还有数量超更多的“同位素”,这么多的“不同”原子,从一个侧面向人们展示,原子在聚合形成时并非那么步调整齐划一,并非在“一次”聚合中只生成一种元素,如果氢在“热核反应”中合成氦,氢又是怎样形成的呢?元素和同位素好几百种难道是在几百种不同方式中产生的,这其实是将问题人为地复杂化了。

从原子的发生来考察,在引力子聚合“成长”过程中,中子、质子已成为基本粒子直接合成或“一级”合成的“产品”,它们的剩余引力线已不足以再俘获空间高速飞行的基本粒子,但是却是足以在中子质子间相互吸引,这种聚集(二级聚合)的结果便是原子核,根据第3章所叙述的机制,原子核最多含有260个中子质子。此时,是什么因素影响原子量的大小呢?显然,何时产生电子外层决定了原子核的“轻重”、空间电场中电子密度并非完全均匀;在原子核形成时,并无任何挑选机制,而是具有相当的随机性,中子、质子并非按一定比例形成聚合群体。

一枚质子、两枚质子、三枚质子都有可能吸引电子而形成原子,一枚中子、两枚中子、三枚中子则没有足够剩余力线吸引电子,而是要等到质子“加盟”或加盟于质子组群后方能吸引电子构成“外壳”。

随着中子、质子总数的增多,剩余力线密度下降,因此,二者最多不超过260个,中子虽然不能吸引电子,但它对质子的引力并不小于质子之间的引力,因此,质子摆脱不了中子,如果说,一枚质子可以吸引电子形成氢原子;两枚质子吸引两份电子形成无素概率就很小,因为空间既有中子又有质子,类似于口袋中黑白的两种球,一把抓出同一颜色的球概率很小,要质子不吸引中子是做不到的,在原子量大于1的元素中,几乎排除不了中子。即使原子量为1的氢,也有一定概率存在同位素氘,这向我们显示,当质子合成时,有的很快同一枚中子聚合一起,稍后,更多质子、中子的群体便在引力作用下产生,一当它们吸引到电子外层,剩余力线大大减少。因此,原子形成后,通常原子量不再增大——除非有高速中子或质子撞入,由此看,不同元素形成并无时间段域的截然区分,也并不是先合成某一元素再由某元素聚合为另一元素。形成何种元素决定于获得电子外层的早迟。

什么因素影响这种“早迟”呢?可以考虑为“当地”空间电场的密度。空间电子富裕则倾向于产生轻元素,反之则倾向于重元素。那些已经略显过度聚合的原子核,即使最终获得了电子外层,也不免难以安定,于是成为放射性元素。

在同一空间,有可能聚合生成不同原子,在同一电场密度中,也有可能生成不同原子,在力的作用中,每一原子形成具有必然性;对于某一原子,到底会生成多大原子量的原子随着外部环境不同而有一定随机性。元素由中子、质子聚合产生,重元素同轻元素的产生条件稍有不同,机制并无差异。

但是,在前述“行星速成”中当然要例外,因为,那时原子、分子已经产生。

4、中微子有质量吗?

提出本题,当时肯定有人认为中微子没有质量,前面已经明确论证过过,中微子和一切实际存在的“粒子”必定有质量。中微子是什么样的粒子?据前述,“电中微子”可能是引力子,其它“中微子”乃是引力子的“聚合组群”,空间,这样的组群可能有“蓄能聚合”与“代数聚合”两种,二者质量相对质子说比较微小,速度差别较大,前者为宇宙速度,后者为光速。

提出“中微子没有质量“可能有两方面考虑,一是至今并未测出中微子的质量;二是依据“测不准关系”。

关于第一点理由,不足为这据,因为“测不出”原因是人们手中既没有衡量中微子的天平,也没有可用于度量的砝码。

在既无工具又无方法鉴别的情况下,它是否有质量,可以通过对其行为的考察、分析加以判断。中微子并未表现出“中”性,根据是:它们以高速在空间飞行。“高速”来自何因?它们原先在物质中必定受到很强引力,在物质中高速回旋时,其离心力被引力克服不能飞出。一旦原子发生核反应,获得附加动量以致离心力胜过引力此时便立即飞向空间。所以空间高速飞行粒子向人们显示它们曾经受到过强大引力。

于是,中微子必定发出力线,而且是引力线,既有力线,它在电场中就不能“中”。只是,它们在空间电场中不会形成斥力,不会偏移或减速,因此被认为是“中”。

粒子受到强大引力证明它具有质量,否则力线失去作用对象。力线如单方存在便不能产生力——磁铁对于非磁性物质便是这种情况。

“不能测出”中微子质量是当前科技水平所限,将它同“没有质量”划等号从处理方式看似乎偏于简单化,实际上是对于条件不成熟不能下结论的事件勉强片面结论,这种方式并不可取,因其容易起误导,使得本应努力探索的课题成为“已有定论”毋需继续努力。所以,不能因为当前不能测定其质量便说它没有质量。

关于测不准关系,本书已经讨论过,从物理角度看,“粒子”看作“波包”的处理存在问题,现在所指的“光”,已经不仅仅是可见光、红外、紫外光,而是已将所有“波粒”全部加以覆盖。“波包”只是波中的一种形式,既不能代表所有的波,也不能同粒子冲量划等号,在波(包括波包)中,只有能流而无粒子流,将这两种不同的、各自均涵盖一个方面的物理事物用等号相连是不可能代表真实情况的,所以,不能以测不准关系式为根据说粒子的位置必定由概率关系确定。从“受力”这一情况判断,中微子无疑具有质量。

只有距离够近,中微子是会受到强大核引力的,理由已如上述,一个能产生作用力的客体不可能没有质量,这其实也是客观规律。力线只能由质量发出而不能由真空发出。

中微子质量很小,此外,还需从理论上保留一种可能,即中微子依然是由一重甚至多重更加微小粒子构成的更为微型的“星系”,亦即可能还有比引力子更小的粒子。但这只是一个数学上的无限小问题,即,趋近于零而不等于零,微分之所以可积,不等于零是前提,一向十分重视数学的物理界,对此是十分理解的。所以,结论当然是:中微子有质量!

5、超高能粒子是从哪儿来的?

在回答这一问题之前需要予先弄清几点。第一,什么样的粒子称得上超高能?第二,这样的粒子到底是不是“一粒”子?第三,粒子的能量来自何处?第四,粒子为什么具有超高能?

如果“超高能粒子”并非“一粒”子而是“一群”粒子,如果超高能粒子的“能”之所以高,是由于它的“质量”特别大,“超高能”就不应成为问题。

这里涉及到对空间粒子状况的认识,空间粒子能量的表征以及能量来自何方的认识。空间有那么许多种不同“粒子”,“超高能粒子”是其中一种,本书已论述过,任何能量不能同质量游离,任何能量均存在动量mv,所以,能量的“高、低”,其实是质量m与运动速度v这两个参数乘积的大小。电子伏相同,只是能量相同,粒子可能有不同速度,更可能有“不同质量”。这种提法在看过本书前文后,便不会意外。质量的不同,主要不在基本粒子的质量可能存在一定发散而是在于引力子在飞向空间后,始终发出引力线,倾向于聚少为多,这种机制使宇宙空间成为原子生产作坊,第一步的聚合作用——一级聚合——直到形成中子、质子的规模后才开始转变,所以在空间探测到的粒子,真正“一粒”的占比例不多,限于目前的探测方法,那些“具有不同电子伏“的”粒子,其实主要是基本粒子的“集体”,现在难以识别这种情况,认为它们只是“一粒”,在这一误会之下,出现了不管粒子粒数而只按能量分类的作法。

超高能粒子在什么情况下被探测器发现呢?是在它以很高速度撞到敏感元件、释放出动能之时。据此可以判断,这类粒子是前章所说的“代数聚合”粒子,它们在空间,聚少成多向同一方向保持同一速度前进。运行速度接近光速,其质量取决于成员数,但不超过中子质量。据此,可以对这类粒子的能量跨距作出估计:假设引力子的质量≤×10-36克,这一数值同中子相比差距>1012;设粒子的速度也有一定差异,由此,高能粒子的能量差异可能达1012以上。作出以上分析之后,对于开始提出的那些问题的分别回答是:按照现行测定方法,“电子伏”很大的“粒子”被认为是超高能粒子,但它并非“一粒”子,而是众多粒子聚合在一起的“小团体”,而且其速度为光速。

空间粒子的能量是它们的动能。作为超高能粒子的“原料”,基本粒子同样来自恒星核反应或新星爆发,至于成为“超高能粒子”的机理在于引力子在空间的“代数聚合”。 

6、需要新理论来解释超高能和超高温下的物理现象吗?

在此人们展示了一个思考题,如果发现新的物理现象,如何对待似乎已不适应的原先理论?当确实需要增加新理论时不应轻易地赋予这种新理论“具有普遍意义”、“旧理论涵于新理论中作为特例”之类的功能。这些当在长期检验之后。

对于本题“是否需要新理论”,首先应从物理意义上探明“超高能”与“超高温”。答案也就显现出来。超高能之所以令人困惑在于“非同一般”,有如鹤立鸡群。关于粒子的超高能,上一题已经分析过,其中存在一定误解,问题在于测量方法只能显示“能量”而不能分清目标是“一粒”还是“多粒”的聚合群体。认为“粒子”只是“一粒”,“一粒子”的能量竟出现达到10的若干次方的差异!既然无法判断“几粒”,为什么说粒子中存在许多并非“一粒”的“聚合”呢?回答是:“据理推测”。理由之一是,两种基本粒子中,斥力子倾向分散,引力子则“引”任何粒子,这种自然界客观存在的引力使引力子的聚合不可避免,它既吸引同类也吸引电子,使空间动态地分布着各种聚合程度不同的粒子组合;理由之二是众多恒星不断向空间发射基本粒子,它们在引力作用下趋于聚合。实际情况是空间分布着种种“粒度”的物质,宏观可见的那些物质在相对弱小的万有引力作用下尚要向行星恒星“聚集”,力线强度更密的微小粒子更应趋于“聚合”,既有聚合,必有先后。在空间必然存在不同聚合度的“粒子”。正如上节最终所结论的,真实的情况是,“超高能粒子”乃是一个“粒子团体”。这一认识,算不算新理论呢?如果算新,其性质乃是对原有理论的补充。

关于超高温,在上一章第3节中已讲到,各种物质的最高温度为原子电子层即将离去的能态,目前,物理学并未显示出难以解释这种状态,感到明显不足的是对此状态下的情况掌握不够,可以予料:(1)物质达到超高温时将使原子外部电子逸去,从而转变为失去“热量”和温度。可说是“热极生冷”;(2)不同原子电子层逸去的能量不尽相同,所能达到的超高温有一定差异。

7、在超高温度下和超高密度下物质存在新的状态吗?

任何物质都存在固、液、气三态,超高温下物质为气态。

在上题中已叙述过原子温度升高的极限是外层电子逸出而变为裸核,此时,已无所谓温度,“热极变冷”,但作为物质,它已不能视为原先的“元素”,在重新获得外层电子前,完全有可能再吸收中子或质子加盟以致后来成为另一元素或同位素。这可以说是“新的状态”。

关于超高密度物质,根据本书观点,像“中子星”一类事物是不能产生的。剩余力线密度随聚合度增加而递减的效应使生成此类物质缺乏动力。既不能存在“超高密度物质”,其状况便不存在。

在实验室也许可以“制作”出一些“静止的中子”让它们撮合在一起,成为“超重”,但是,自然界的中子都具有一定速度,行不成超重物质,物质不存在“超重”态。

8、质子是稳定的吗?

对于问题的如此提法,需要加以澄清。“稳定”一词在此指哪些方面?譬如说,质子是否倾向于蜕变为其它粒子?同中子或其它“粒子”相比,质子的稳定性好一些还是差一些?

本书前几章已经对“粒子”的情况进行了分辨,除了引力子、斥力子两种基本粒子为“单身”外,其它“粒子”均非“一粒”,如中子、质子、介子、宇宙射线中的600余种“粒子”等等,它们都是由许多粒子组成的微星系或组合。只有作为斥力子的电子“先天性”地倾向于单身。

质子、中子和其它粒子都是处在聚合过程中的“素材”,质子不可能长期单独地处于空间,

由此看,如果从质子能否长期独立存在于空间来看,答案是否定的。它有继续聚合成为原子的趋势;若从质子是否存在蜕变或裂变倾向角度看,质子显然是相对稳定的。

自然界中,只有基本粒子是绝对稳定的,在万物的千变万化中能保持不变。质子既然是一个“集体”,不可能永远不变,但也不会轻易转变,通常,当物质演变到产生核反应的时候,便是质子解体成为基本粒子的时候。

9、什么是引力

  在经过越来越多的实验之后,人们对引力感到越来越不踏实,“问题”来自微观领域。   经典物理学所发现并肯定了的引力规律进入微观粒子领域后表现出了一些异常现象,一直未能给这些异常现象找到原因,困惑便不免发生。“力分为四种”蕴含了这种困惑。

  若从自然科学的每一个领域均有其特殊之处这一事理出发,在粒子领域发现同宏观领域不同的规则便属于正常现象,“问题”的核心在于,在粒子领域中表现出的强作用力、弱作用力甚至电磁力中的引力它们之间究竟是自然界客观存在的不同事物还是“同一事物的不同表示”?如果属后者,又须找出,它们在什么情况下出现不同表示而在另一种情况下却不然。   现在看,物理界将力划化为四种类型,看来情非得已,因为未能分析出它们之间有何联系,此外,有的除引力外,还有斥力。虽然,“四种引力”在“吸引”这一性质上没有分别,而它们的“大小”却相差悬殊。面对这种情况,本来可能有两种处理方法,一是寻找“大、小”发生的原因,二是认定它们是不同类型的力。前一处理方法费力较大,难度较高,但有可能取得实质性进展,找到正确答案;后法相对省力,但也可能与真实失之交臂。

  大自然通过磁力的性质给出启示:两个磁铁接近并相互吸合之后,二者原先的磁力分布情况大大改变,对此采用了力线模型说明问题。如果磁力中的引力同“其它三种”引力具有同样性质,力线模型应能适用,在本书以前曾两次讨论过“几种”不同的引力,结论是,它们都是由引力子发出的力线所产生,当引力子开始聚合后,剩余力线决定“今后”能产生多大引力。聚合程度越高,剩余力线密度越低,正是这一机制导致引力的“强、弱”之差,因此,引力尽管表现出了“四个档次”的“大小相差悬殊”,它们之间确存在内在联系!这一结论的取得是由于“更换了理论平台”,采用了本书前几章所构建的理论系统。

  可见,此前之所以未能认识到四种不同的引力其实是引力子在不同聚合状态下的不同“剩余力线密度”的体现,原因在于原来的力学理论中并未涉及微观范围内力的性质,也未发现“聚合效应”。

  牛顿对于引力的定律所针对的是万有引力,在力线分配状态不变的前提下,这个规律在微观领域也应当正确;在宏观物体的力线变化中,近年已被观测到的是日蚀时分日地之间的引力发生大约1%变化,由于受到现有观念影响,人们对此表示不解,认为“原因不明”。   从力线角度看,这很自然。任何物体在“力场空间”中,随着周围物质相对位置的改变而改变力线作用情况,天体在运行中的相互引力作用情况也正是如此。源于引力子发出的力线,经过相互作用形成使物体“靠近”的力,这便是引力。

10、存在额外的维度吗?

  “真实的空间到底有多少维度?”这个问题是的近百年来物理学领域内“从无到有”的问题之一。在经典物理中,空间三维业已定论。天文学自古以来,一直应用三坐标定位空间星体,对“维度”不存在疑问。近百年来,首先出现的名词“四维时空”来自《相对论》,《相对论》在提出这一概念时既不明指也不暗示空间为四维,恰恰相反,相对论中“三维空间”和“四维时空”界限明显,它在方程中将时间单独列为一个维度,用以处理质点坐标受到光速制约的现实。在高速情况下,必定要考虑由于信息传递需要一定时间,物质给出的位置信息其中暗含着时间延迟和时间畸变两项影响因素,在原先的三元函数方程中,引入第四“元”时间,使之成为含有四个自变量(三个为坐标一个为时间)反映光速影响的“四元函数”,这本来是认识的一大飞跃,使之更贴近真实。可以设想,在高速飞行中,如果速度接近光速而且不考虑信息延迟与畸变,怎样能够确定周围物体的准确位置而避免碰撞?

  《相对论》提出“四维时空”“四元矢量”和“并不存在将四维连续区域分成三维空间和一维时间连续区域的在客观上合理的区分”。但物理界“多维空间”不断出现,五、六、九、十一维不一而足。有一点可以确信,宇宙空间不可能具有那么多种维度。

  诚然,三维空间理论源自物理学和数学,应用的坐标系也并非唯一。但是用三个维度描述空间事物在数学中是经过“充分与必要”论证的,在物理中也长期应用未发现问题。由光速引起的“四维时空”并非在空间的维度方面出现了问题,只是若不考虑光速引起的“滞后”与“时间畸变”不能从三维空间中获得准确信息。用数学语言可以说这时面临的是一个“四维函数空间”,在数学中自变量的品位不分高低,必要时完全可写出任意元函数,但是,客观存在的真实空间只是三维,既充分也必要,不能多也不能少。

  本题所指的“额外维度”的基数乃是三维,超过三维的空间概念可以存在于数学理论之中却不可能进入物理真实空间。以“卷曲”空间理论为例,它认为“四维”以上的空间都卷曲着,一旦伸展,出现能量与物质的重大“爆变”。这类理论需要论证的问题有:

1、“四维时空”同“四维空间”能否划等号?

2、被卷曲的那么多维数的空间藏身何处?

3、被卷曲的那么多维空间究竟有无质量与体积?

4、“空间”的伸展与卷曲同物质能量变化有何关连?又为什么具有关连?

  如果对这类必须论证的问题不作出明确回答,所提出的理论便置身于许多疑向之中,从而缺乏可置信度。

  若根据“质量与能量是同一事物的不同表示”,既是“同一事物”,质量有体积,质量所具有的“能量”应当有相同体积,计算公式众所用知,因此,任何能量都可以计算其相应的体积,任何体积必定存在于三维空间之中。

  那些超过三维的维度只能是“自变量”形成的维度,只能存在于数学理论中,或说成“数学空间”中。

  在此附带可看出,并不存在任何“没有体积的能量”,这一结论同本书前章所论证的“能量不能游离于质量”都判定“能量必须有相应体积”,实质是,能量mv中 必定有质量m,”体积“就是m的体积。那些说“宇宙大爆炸之前,现有空间全部物质被压缩在“一个奇点内”的文章只是任意设论,没有任何根据,正确观点是,即使这些物质被放进“压力机”,不论压力多大,它们的体积不会有“数量级”的改变。

  本题的答案是,由物质所体现的三维空间不存在额外维度。

11、宇宙是怎样诞生的

  本书第6章已经回答了这个问题。这里要提出的是在第1章中讨论过的原则,即对自然界这一基本存在,我们只能承认而不能提出为什么,作为宇宙,分为“虚、实”两部分,它们都客观存在,物质为实,空间为虚;实中依然有虚,虚中时或有实。

  关于“宇宙怎样诞生的”问题同近百年来“宇宙大爆炸”理论的出现有关,问题可以说是:

如果没有发生过大爆炸宇宙是怎样“诞生”的?

  这里存在一定局限,在大量事物都存在“始、终”的情况下,人们忽略了是否还有“无始无终”的事物,当面临这种极为罕见的事物时,百思不得其解。如若摆脱这种认识上的局限,对于宇宙的存在,亦即物质的存在是“无所谓始终”的理念应当可以赞同。

  在否定“宇宙大爆炸”的理论之后,宇宙中还存在“爆炸”吗?答案是,宇宙中“每天不断”发生爆炸,但宇宙中“最大的爆炸”是超新星爆发,事件的正确含义不是产生了一颗新星,恰恰相反,这种爆炸是恒星“大”到了极限,由物质的最大“聚合”走向物质“分散”,爆炸涉及的物质达到二万亿亿亿吨以上,物质发出的能量,超过同量炸药的若干万倍,这确实可以称为“大爆炸”!是否还存在比这更大的爆炸?答案是:否。为什么?星体的最大质量是恒星,恒星大到一定程度“不得不”转变为“超新星爆发”,因此宇宙中不能集中更大的质量,不能发生更大规模的爆炸。

  本题答案是,宇宙永存,不存在“诞生”“死亡”之类的问题。宇宙一直就存在,我们不能提问“它为什么存在”,只有承认这一存在,它无所谓诞生与毁灭。


2013-11-12 17:17:10修改