朱林
21世纪,到了创立演化物理学的时代
2023-5-9 10:01
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       面对量子力学波函数坍缩解释上的争论,冯诺依曼认为量子力学是普适的,无论是微观还是宏观世界,它们都应该遵从同样的物理定律。如今,在宇宙星系尺度上,也发现了符合量子力学的踪影。

        面对同一和谐统一的物质世界,经典力学和量子力学在本质上应该是相通的,它们应该存在共同的物质基础。真实的物质粒子绝不是抽象的质点,虽然把物质粒子看成质点在有些情况下能使描述和计算变得简单,但也封闭孤立了物质粒子自身,割裂了事物的普遍联系,割裂了物质粒子与时间和空间及引力场的物理联系,经典力学认识中的僵化被动的物质粒子和质点概念,使得牛顿不得不把物质运动的第一因归于上帝的推动。波粒二象性则更真实更全面和丰富,我们通过长期深入研究,认识到物质粒子与波同时存在和相互作用,物质的波粒二象性是物质粒子与时空及引力场相互联系和相互作用的表现形式,其实质可能是物质粒子波动演生时空及引力场,从粒子波粒二象性概念可以认识到物质运动和保持运动的能力根源于物质自身。玻尔把太极图作为哥本哈根研究所的图徽寓意深长,老子的《道德经》值得好好深思,德布罗意意识到“波粒二象性是大自然最为核心的本质”,寓意极其深刻。爱因斯坦与玻尔的旷世之争各注重一面,尚未最后定论,世界的统一性在于它的物质性,隐藏在现象背后的深层本质终将彻底揭开。

        坚持大道至简和谐统一,才能真正揭开波粒二象性的神秘面纱,认识波粒二象性的物理本质这一关键点必须加以突破——实际上也就是扯开遮掩在传统思维观念上的一层窗户纸而已,其最大的可能就是物质粒子与其空间本底量子辐射相生相伴,且符合动量守恒,这样便自然地从根本上解决了粒子波动性与惯性概念的矛盾和冲突,推得物质粒子辐射空间本底量子的速度为光速c、推得空间本底量子即是构成引力场的基本量子,推得空间本底量子能量和质量,推得空间本底量子半径正是普朗克长度,其波长恰为哈勃宇宙半径。这样便从物质及相互作用过程的角度,自然地推导出物质波的产生、推导出薛定谔方程、窥见其隐含的相互作用和因果性及其相应的粒子振动方程与传播的波速和波动方程原貌,推导出洛伦兹变换和更具普遍意义的新变换,同时解决经典力学中的惯性起源与引力机制问题,自然地推导出牛顿第二定律和万有引力定律,解决宇宙学中宇宙膨胀之因和现在面临的“暗能量”与“暗物质”问题,自然地推导出哈勃定律,给出宇宙膨胀及加速膨胀的动力之源,给出符合实际观测的星系旋转曲线。从而明确时间之矢的物质根基和空间本底的量子构成,把物理学中抽象的时间和空间概念加以实在化——物理化和物质化,使时间和空间成为物质的内在属性,解决了物理学中时间反演不变性与热力学第二定律及宇宙膨胀演化的矛盾,给出光速极限和惯性质量与引力质量相等的理论证明,给出闵可夫斯基四维时空和爱因斯坦物质存在导致时空弯曲以物理图景,解决了量子力学与广义相对论不相容问题,给出经典力学、量子力学、狭义与广义相对论、宇宙膨胀学说统一的具有物质性实在性的理论基础,给出新理论对原有物理理论极限式包融性和诸多新的预测及大量检验证据,赋予哈勃常数以普遍意义,从而揭示和描述真实的演化着的大自然。      

       为了系统地描述宇宙、天体系统和地球等物质体系的演化,需要揭示质量与时间和空间的内在联系,深入认识引力与惯性和物质粒子波动性的本质,建立起涉及时间方向性的理论框架,使时间对应于物质系统的演化过程和演化阶段。这与当年L.Boltzmann仿效达尔文在生物学中的研究,试图系统地阐述物理学中的演化这一伟大目标相一致。

       在开展研究的指导思想上,我们遵循爱因斯坦晚年总结一生时空探索提出的“空间—时间未必能看作是可以脱离物质世界的真实客体而独立存在的东西;并不是物体存在于空间中,而是这些物体具有空间广延性;空间有无限多个,这些空间彼此作相对运动”的新观念。把德布罗意提出的“物质粒子具有内在的周期性因素;物质的波粒二象性是物质世界最为核心的本质”落到实处,提出物质粒子内在的周期性因素与空间本底量子辐射相生相伴并给出质量时变关系,进而完善牛顿“引力可能是物体质量中发射精气而产生的”这一猜想并给予推广,印证了S.Penrose推断的“所要寻求的量子引力必定是一个时间不对称的理论”,实现了J.Wheeler期待的“应该会有一个物理学的理论从方程中把时间和空间给推导出来”,契合John D.Barrow设想的“存在着某种更深刻的原理,它使宇宙必然(或者至少是以压倒优势的可能性)肇始于某种各向同性膨胀的状态之中,这一原理也许在较为局部的范围内还有着其它应用,据此便可以揭示其自身之存在”。一些摆脱困境突破瓶颈深入发展物理学的真知灼见,例如Lee Smolin所言“为了让科学不断进步,我们要再次面对空间、时间和量子理论的基本问题”、李政道教授认为“应该着眼于微观的基本粒子和宏观的真空态统一起来研究”、武向平院士预料“今天我们脑海里一个固有的东西可能或者一定是错的,也许质量会变,也许引力常数会变,也许光速会被超越”,都在本文研究中得到了体现并取得诸多实效。

       如果把抽象的、单一的、惰性的物质粒子和虚空空间当成物质世界两个基本单元,那么推动宇宙运转的力量就是外加的东西,时间成为无源之水,空间成为无本之木。以具体的、合一的、生动活泼的物质粒子波动性及其辐射空间本底量子作为物质世界的基础,构建关于整个宇宙活生生的统一图景,这样把握的基础不仅具有作为宇宙本原的实在属性,而且具有内在的活力,物质世界的演化是它内在的本质的呈现,时间和空间是它展开的必然形式,聚集性惰性质量与扩张性波动能量相伴于同一物质中。粒子的惯性源于自身潜在的波性力,所谓粒子波动性与惯性的矛盾是因为没有认识到粒子波动性的物理机制而产生的误解。由宇宙大爆炸引发的诸多矛盾是没有认识到粒子质量作为万有引力之源的同时,还以其质量减小使得引力衰减蕴涵着物质系统稳态情形下的扩张之力,使得宇宙膨胀及加速膨胀,银河系、太阳系、地月之间以及地球自身也都处于同样的膨胀及加速膨胀中。考虑到星系辐射空间本底对星系自身的反作用,星系旋转曲线疑难便能得到合理解释。康普顿波和德布罗意物质波属于实在物理波,波函数具有物理实在性。所有这些都有助于对相互作用本质及其深层作用机制的理解和把握,这也有助于对量子纠缠的认识和理解。

        考虑到引力和热都属于普遍现象,预计有针对性地把引力与热联系起来加以研究,将能把本文研究结果更好地应用于天体物理和地球物理之中,更能全面地揭示和描述宇宙、银河系、太阳系、地月系统和地球自身的膨胀演化过程,为深入研究地质变迁和地球矿产资源分布以及地震主要物理机制等打下基础。

        牛顿、普朗克、爱因斯坦、德布罗意、薛定谔、哈勃等这些伟大的科学家,为探索宇宙真理、为人类文明做出了巨大贡献。通过深入地研究他们的科学思想和科学成就,尝试把牛顿经典力学和量子力学以及宇宙膨胀学说甚至狭义与广义相对论在新的物理基础上联系起来,以开拓物理学新的统一之路,察觉到这些伟大的科学家的科学思想和科学成就为标志的各个关节点,通过物质粒子辐射空间本底量子新概念及质量时变关系能够联结成一个认识物理世界的逻辑链条,与逐渐揭示出的物质世界的演化相融相通!

        李政道教授指出:“二十一世纪最大的科学之谜是暗物质和暗能量,这将会导致新的物理学和天文学的革命。”杨振宁教授认为:“所谓暗物质、暗能量就是非常稀奇的事物,这里面我想是可能引出基本物理学中革命性的发展来的。”

       二十一世纪,物理学以往的成功和弯路该仔细地加以梳理、甄别和总结了,那么多分门别类的实验观测结果也该系统地加以提炼了,一些新的科学探索和技术发展也正急需创新物理理论来加以指导。在粒子波动演生时空的新观念下,从物质相互作用的认识角度出发,现有的这些物理理论就很少有需要解释的问题,几乎现在所遇到的一系列重大的基本的物理学疑难问题,包括暗物质和暗能量问题,都能得到自然地合理地解决,所作出的许多预测已有一些得到了验证,例如,1996年我们发表论文指出宇宙在加速膨胀,星系和银河系旋转在变慢、地球膨胀等,得到了观测检验;还有许多是在现有的条件下是可以检验验证的,例如,我们预测长时间观测同一星系红移,将会发现红移量在逐渐增大,金星、地球、火星等太阳系行星在逐渐远离太阳,等等,这些都已给出新的物理公式和精密计算,更多的则是给出理论上的各种结果与实际观测相符,还给出其它一些探索性理论相同或相似的核心点并予以系统化阐明。一个从微观到宏观直达宇宙的物质世界的演化图景正开始展现在世人面前,山雨欲来风满楼,阳光总在风雨后,二十一世纪,应该是而且一定是演化物理学创立的世纪。让我们拭目以待吧!

        徜徉在宇宙天地,试图通过“原天地之美,而达万物之理”的庄子,在《庄子.知北游》中感慨:“天地有大美而不言,四时有明法而不议,万物有成理而不说。”

        瑞德尼克在《量子力学史话》一书中写到:“今天,决定微观世界统一体的最深刻本质的全部问题,就是物理学所面临的尚未征服的山峰中的最高峰:物质的两种基本形式——实物和场——之间的相互关系。”

        肖恩.卡罗尔在《隐藏的宇宙:量子世界与时空涌现》一书中写到:"很多年以来,找到完备的、令人信服的量子引力理论一直是极为重要的科学目标。秘诀也许并不在于从引力入手再将其`量子化',而是深入挖掘量子力学本身,最后发现引力一直潜藏其中。”

        惠勒认为:“总有一天,有一扇门肯定会开启,显露出这个世界的闪闪发光的中心机制,既质朴又优美。”

        费曼指出:“真理总是比你想象的更简单。你可以通过它的美和简单性来认出真理。

        歌德有言:人类精神所能达到的最高境界便是在自然界的基本现象或规律面前表示深深的敬畏和惊叹不已。

        恩格斯在《自然辩证法》中谈到建立科学理论时指出:“一个民族想要站在科学的最高峰,就一刻也不能没有理论思维。”“经验自然科学积累了如此庞大数量的实证的知识材料,以致在每一个研究领域中有系统地和依据材料的内在联系把这些材料加以整理的必要,就简直成为无可避免的。建立各个知识领域互相间的正确联系,也同样成为无可避免的。因此,自然科学便走进了理论的领域,而在这里经验的方法就不中用了,在这里只有理论思维才能有所帮助”。

       普朗克强调:“科学本身是一个内部统一的整体。我们把科学分为独立部分,并不是由于自然本身的条件决定的,而是由于人类的认识能力的局限造成的。”

       爱因斯坦认为:“物理学构成一种处在不断进化过程中的思想逻辑体系。”“进化的方向是增加逻辑基础(原理)的简单性。”“我们应该准备改变这些概念即物理的原理基础, 以便以逻辑上最完美的方式正确处理已感知到的事实。”

        霍金说:“人们总是不满足于把事物视作互不相关和神秘莫测的,我们渴求理解世界的根本秩序。”“如果我们确实发现了一套完整的理论,它应该在一般的原理上及时让所有人(而不仅仅是少数科学家)所理解。那时我们所有人,包括哲学家、科学家以及普普通通的人,都能参与和讨论我们和宇宙为什么存在的问题。如果我们对此找到了答案,那将是人类理性的终极胜利——因为那时我们知道了上帝的精神。”

        

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