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关于时间之矢的物质根基和空间本底的量子构成

已有 184 次阅读 2024-7-28 02:33 |个人分类:问题讨论|系统分类:观点评述

        每个人的生存和生活都离不开时间和空间。然而,时间和空间的本质是什么?这个问题一直都是哲学、物理学和数学中津津乐道的但却又深为疑惑的一直都没有从根本上解决的问题。解决这种事关物理学全局的重大的基本的问题,必将促进物理学迈上一个新的台阶。

        千百年来,一些哲学家和思想家都曾对时间和空间的本质进行过认真的思考,后来一些科学家也踏入这一领域。古希腊哲学家德谟克利特把宇宙的本原归于原子和虚空。亚里士多德认为 ,尽管时间和变化并不相同,但是没有变化时间便不存在;空间是物体的一种属性,但不是物体本身;空间的存在取决于物体的存在,但又不能混淆两种存在的区别。中国春秋末期思想家墨子认为,物质的属性是物质的客观反映;宇宙是一个连续的整体,整体与个体或局部之间有着必然的有机联系;时空既是有限的,又是无限的,对于整体来说,时空是无限的,对于部分来说,时空是有限的;连续的时空是由时空基元或时空元所组成。

       ⽜顿和莱布尼茨对于探讨空间和时间本质有不同的认识。⽜顿称,空间和时间就像是盛装宇宙的“容器”,也就是说,如果我们能够移除宇宙的内容——所有的⾏星、恒星和星系——我们就会留下空⽩的时间和空间。这就是空间和时间的绝对观点。⽜顿在绝对时间和绝对空间的基础上,建⽴起经典⼒学理论体系。莱布尼茨则表⽰空间和时间只不过是世界上所有物体和事件之间的距离和持续时间的总和。如果我们去掉宇宙包括的内容,我们也会去掉空间和时间。这就是空间和时间的关系观点: 它们只是对象和事件之间的空间和时间关系,这给爱因斯坦创⽴相对论以启发。

        广义相对论给出了物体质量和能量导致时空弯曲的数学描述。爱因斯坦在晚年总结一生时空探索时明确指出:“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,这一观念在逻辑上的确是无可避免的,但是这种观念甚至在现代科学思想中也远未起过重要的作用。"反复深思爱因斯坦这番耗费一生心血探索时空总结的话语,能给人以醍醐灌顶般地启示。

        物理学家惠勒指出:“物理学的领域是如此广阔,从事物理学研究的人是如此众多,所使用的方法又是如此多种多样……在这纷繁杂杳的海洋中,什么才是物理学的关健呢?我想,最基本的恐怕还是那个在哲学和物理学上赫赫有名的、似乎永远也不会有最后答案的古老问题:什么是时空。在我看来,只有当我们找到了关于时空概念的更深刻的含义时,自然界的各种相互作用才有真正被统一的希望。

       物理学家 Lee Smolin在《物理学的困惑》一书中坦言:“我们眼下的问题不可能通过那种实用主义的科学路线来解决。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”。

        2001年召开的“七棵松会议”专门讨论时间是什么的问题,与会物理学家殚精竭虑仍不得要领。

       在物理学家霍金提出的时间论中,时间是能量的变化,能量的扩散(膨胀)称为正时间,正时间流逝速度与扩散的速度成正比。

        霍金也像牛顿、爱因斯坦一样,一生非常注重探索时间和空间的本质,并写出畅销书《时间简史》。牛顿坚守人们日常对时间和空间的理念与描述,没有对时间和空间做出定义,很想通过物理实验寻找发现绝对空间。爱因斯坦意识到时间和空间同物体质量与能量有关,但也只是做了抽象的数学化描述,没有给出其中内在的物理过程。他在晚年时深刻认识到,并不是物体存在于空间中,而是物体具有动态的空间广延性。德布罗意受爱因斯坦光的波粒二象性概念启发,赋予所有物质粒子以内在的周期性,提出物质波粒二象性概念,但其物理机制一直不清楚,薛定谔以此从数学量化关系方面得出量子力学核心的薛定谔方程。霍金联想丰富,想象到时间应该是涉及能量的变化,但也没有给出时间和空间的本质及物质化的数学描述公式,没有给出时间之矢的物质根基和空间本底的量子构成。

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       根据爱因斯坦质能关系E=Mc2,或爱因斯坦——德布罗意关系:E=Mc2=hν,霍金所说的能量扩散意味着相应质量的衰减。霍金提出黑洞辐射,认为引力强大的黑洞的质量也在逐渐蒸发而越来越小。爱因斯坦在认可存在引力波后,曾经想到过原子内部运动也可能出现引力辐射。牛顿当时考虑引力机制问题时,猜想到引力可能来源于从物体质量中发射出的"精气",实际上,当年牛顿在提出万有引力定律的过程中,也受到当时流行的古老的"发气原理"的启发。

       为了系统解决包括时空起源、惯性起源、引力机制、粒子波动性机制、暗物质和暗能量等一系列重大的基本的物理学疑难问题,我们从微观、宏观、宇观和谐统一的层面思考问题,探讨物理学三个最基本物理概念最基本物理量——质量与时间和空间的物理联系,提出了物质粒子辐射空间本底量子新概念及质量时变关系,表明空间本底量子是物质粒子与时空统一的物质基元,由此明确时间和空间的本质。

       我们以德布罗意赋予所有物质粒子以内在的周期性为突破口,认为物质粒子在德布罗意所说的以频率为ν的内在周期性振荡中,与其不断地辐射空间本底量子(其能量为ε=hHo)相生相伴,导致物质粒子质量损失dM与物质粒子自身质量M成正比,与相应时间间隔dt成正比,比例系数即质量衰减常数,正是作为空间本底量子频率的哈勃常数Ho其数学表达式为dM=-HoMdt;这样便给出了质量与时间的物理关系,其微分形式dt=-HodM/M,积分形式t=(1/Ho)ln(r/ro),分别与热力学熵的微分与积分形式dS=dQ/T、S=klnΩ相仿。

       现在人们通过熵增看到时间流逝的方向和箭头,但还尚不知晓万有引力与我们揭示的时间之矢有密切联系。质量时变既产生万有引力使物体聚集,又使引力衰减在物质系统中蕴含斥力性因素,深刻显露出大自然深处的辩证法,矛盾的对立统一是推动事物发展变化的动力。宇宙膨胀及加速膨胀是质量时变引力衰减的自然结果。

        除了从理论分析中得到质量时变关系,也可以通过多种途径的理论推导分别得到质量时变关系。物质粒子辐射空间本底量子新概念及质量时变关系具有坚实的理论基础和实验基础。

       基于物质粒子辐射空间本底量子能量ε=hHo并自然出现时间之矢dt=-HodM/M,可以推得牛顿经典力学和量子力学及相对论的核心公式:牛顿第二定律、牛顿万有引力定律、爱因斯坦——德布罗意关系、薛定谔方程、哈勃定律、普朗克长度、洛伦兹变换等,阐明光速极限和引力质量与惯性质量本为一体化,得到狭义与广义相对论的主要结果,系统解决宇宙膨胀和加速膨胀以及星系旋转曲线(暗物质)等一系列疑难、解决量子场论计算出的宇宙学常数(暗能量)比实际天文观测结果大120个数量级问题,并将物质系统的自然演化观念带进物理学,为建立新的量子引力和演化物理学奠定基础。所给出的几十项推测,其中已有一部分与陆续得到的观测结果相符合,有的甚至是高度相符。我们在1996年发表论文推测宇宙加速膨胀,于1998年被哈勃望远镜以及后来的一些其它观测所证实;推测的在大爆炸宇宙学认为的130多亿年前的遥远星空,将观测到成熟星系和超大质量黑洞,最近也被韦伯太空望远镜的观测发现所证实。

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        宇宙处于演化之中。组成每个人身体的各种元素和原子,都来自宇宙成百亿年的漫长演化中,其中有些是恒星这些巨大元素熔炉长期熬制出来的,有的元素来自中子星之间的巨大碰撞,有的元素来自超新星的剧烈爆发,承载着宇宙的浩瀚与精微奥妙于一体。每个人对宇宙也都是有贡献的,每个人身体发出的空间本底量子即本底引力子,也都在宇宙中永恒地漫游,穿越日月星辰,与宇宙相互作用。尤其是每个人大脑思维活动发出的脑电波(现已检测出来)和物质波,按能量守恒定律和物理规律,也是长存于宇宙之中,与世间某些事物不断地发生相互感应共振与相互作用和纠缠。所以古代有智慧的先贤和圣人一再告诫人们在尘世中注意修炼自己的正念和正觉,各种宗教也都劝导人们积德行善。这些宇宙吸引力法则都是有物质与能量和信息作用基础的,不可不查。有道是,人在做,天在看。物以类聚,人以群分。每个人关注什么,就会更多地看见什么和感知什么,而那些什么也往往被人发出的信息感召吸引而来,如同当今时代的大数据信息推送。一切都是因缘和合、互为因果,境随心转,相由心生,绝非凭空泛泛之谈。

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