主题:宇宙演化新论(转载)

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从混乱到秩序--宇宙和物理定律的本质
                      --宇宙模型猜想及模拟
                                ptree

  为了比较直观的表示我的想法,我先举一个例子,可用计算机编程来直观认识从
无序到有序的过程:假设一个100亿X100亿的数组,每个单元随机地取0,1两值,
应屏幕上像素的有无,一一对应需要理想大的屏幕,假若人能够直观的分辨到每个
像素,那么看到的景象显然是一片混乱,但假若人只能分辨100个像素,而且只能把
这100个像素分为3类,其中方格中1的个数大于3/4,即75个以上时显示出黑色,而小
于1/4时显示为白色,其余显示灰色,那么人们看到的混乱程度就降低了许多,假若
人的分辨能力更低,按同样的规则决定颜色,人们看到的景象的有序度又有所提高,
可见人们认识的精确度越高,物质显示出的混乱程度越大,我们世界显示出来的宏
观有序实际上在最低层次上完全无序是完全可能的,而且宇宙中这个数组是比100亿方
大得多的数字,人们能辨别出来的物体所含的基本粒子数也非常巨大,但宇宙中物质
所占的比例非常小,相当于这个巨大的数组中只有很少的一部分碰巧满足形成某种宏
观可辨识的形状,绝大部分显示出平均分布造成的灰色,对应广阔无垠的真空。。。
这里还没有考虑这个数组的动态特征,假若大家玩过那个生命游戏,就可以感受无序
到有序是怎样发生的,只有给这个数组某种可以认可的假设变化规则(对应宇宙的特征
,大家看完文章后可思考一下什么样的规律比较适合)也同样可以预料一些保持稳定的
有序变动的精巧的图案,会在这个超大屏幕的一些孤立的小范围上呈现出来,尽管这
些有序的区域相对于无序的区域是那么的少,就象我们赖以生存的物质世界相对于广
漠的宇宙是多么的微不足道一样,但其中一个细小的微粒上生存着你我。。。(在实
际编程时由于只能取一个较小的数组,而且屏幕也很小,直接用这种方式不容易观
察到很好的效果,而且本文许多其它的猜想也不能模拟,但也可以得到一点感性认
识了,假若读者有这个兴趣,并有更好的算法和思想,如确定什么样的物质生成规则
比较形象地描述本猜想中物质生成过程,以及空间变化等,请与我联系,谢谢!)

  从最无序的熵最大到最无序的熵最大,前者却小于后者,然而都对应于最无序
  ptree试图修正热力学第二定律?呵呵~~~

  一:宇宙模型假说
  说明:本假说的理论基础有: 宇宙大爆炸理论,量子论,真空激发等。本假说
假设这些理论是正确的,然后把他们作为真实的现象在自己的理论框架里进行解
释…
  概述:
  最经济原则是宇宙的精神,这种精神存在于整个宇宙的时空中。
  宇宙产生之前是完全随机的,偶然打破这种平衡,使宇宙以大爆炸形式膨胀起来。
  宇宙总是倾向于恢复平衡态。  表现在现代物理学,就是热力学第二定律,和宇
宙膨胀速度的下降,试图恢复不再膨胀的动态平衡,或尚未膨胀时候的平衡,后者
是宇宙大塌缩的假说。

  ?宇宙为何膨胀
  ?宇宙为何降  膨胀的速度
  ?宇宙停止膨胀时会怎样
  偶然,由于偶然,这种平衡被打破,宇宙开始膨胀,膨胀带来温差,从而负熵引入,
  秩序形成。尽量恢复这种被打破的平衡,膨胀速度降低,直至停止膨胀,达到另外
  一种称之为“热寂”状态的最大无序的动态平衡稳定态。

  宇宙之所以这样,因为这样的宇宙是最容易形成的宇宙,是最经济的创世方法。
  注意和人择原理正好相反。(人择原理参见《皇帝的新脑》第一推动丛书,湖
南科技出版社,本人的许多物理学宇宙学自然哲学知识均来源于这一套科普丛书)
  宇宙最基本的定律是没有规律,物质抽象的最基本单元(以下简称为基元)是完全
没有规律地随机生存和湮灭,从无中生出来,或者突然湮灭,这个过程称为真空的涨
落。
  基元活动完全随机的,宇宙整体处于一个动态平衡的状态,也就是熵最大
的状态。这个状态处于随机概率分布的峰值,也是最容易产生和保持稳定的状态,
可以想象宇宙的绝大多数状态应该是这种完全无序的状态。宇宙尚未发生大爆炸之前
的奇点的状态以及膨胀停止时的热寂状态都是这种状态。下面的论述中将说明这种最无
序的状态表现出一种“引力”的有序状态,并且论述了秩序如何形成的。

        这一切皆是偶然发生的。
        在偶然中蕴含着必然。

        正所谓“道生一,一生二,二生三,三生万物”

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只要假设真空激发,无中生有,和时空初始完全随机无差别,便可以推导出具有
量子效应物质基元来。

  O:创世--从无到有,宇宙的诞生
  奇点的谐振(周期涨落),偶然使对称性破缺,使其朝一个方向变动大于另一个方
向(时空尚未诞生,此“方向”为抽象的方向,此谐振也为抽象的谐振),这偶然产
生的一点增量加大了向这个方向变动的趋势,这种正反馈导致宇宙大爆炸。

  1:物质的产生,力(关系)的产生
  完全无序表现出万有超力。
  基元时代:  在大爆炸早期宇宙中任何粒子都无法存在。这时的宇宙仍然虚无飘渺的
基元集合,没有质量没有物质没有时空。
  温度降低后第一代物质产生,时空产生。
  物质是宇宙降温后凝结而成的,向水蒸气降温凝结成水,再而成冰。

  能量集结为物质的第一步,称之为基元。有正负之分,相遇湮灭为能量。
  基元在宇宙中的分布是完全均匀的。因为基元的这种产生过程是完全随机。
  基元对两两产生,数量出现对称破缺,加上早期暴涨使二者迅速分开“使基元得以存
活”这些基元构成的整体要表现出分布的均匀。于是各自的谐振在概率分布上表现出
(或者说可以看作)相互存在一种微弱的关系。
  这种关系可以看作是基元之间的一种力。
  这种力的特征可以有吸引或排斥两种表现,前者表现为某个区域中
产生下一个基元的概率,可以看作是这些基元太稀为弥补平衡吸引来一个基元;
后者表现为某个区域一个基元的湮灭的概率,可以看作这个基元是被这个区域所有其它
基元排斥离开。这个区域的范围可以任意划分,由于宇宙在微观层次上总是呈现一定的
动态平衡,所以这种动态的涨落是普遍存在的。当把整个宇宙看作一个区域时,便可以
得出任意一个基元与所有其它基元之间都存在这种引力或斥力,所以两个任意远的两个
基元也存在这种力,故说这种力是超距的。
  基元的这种力在密度平均时为0,大于这个密度时表现出相互的斥力,反者表现为引
力。再换一种说法,当两个基元的距离大于一个特定值时表现出引力,反者斥力。
  概率分布从这个意义上便可以看作万物间的最基本的超力了。
                            ^^^^
  断言:假若有一天大统一理论得以实现,超统一力一定是超距的!而且基元可以看作是
速度不确定的,即也可以看作是无穷大的,超光速的。

  (上帝是掷骰子吗?爱因斯坦相信上帝不掷骰子,这是物理学史上一场著名的论战,
我倾向于承认量子规律是微观世界的本质特征,而且这与斯宾诺莎的那个存在事物的有秩
序的和谐中显示出来的上帝并无矛盾。因为无序和有序。有时这种对立的概念竟然也有统
一的一面,在3维坐标系中显示出完全无序的N个粒子可以看作3N维抽象空间中以同样的一
个简单的函数(量子波函)表示的规则变动的对称,每个粒子与所有其它粒子在3N维空间中
的对称。最无序实际上又是最对称的。这种最大对称的美,也是和谐的,之所以表达为混
乱的无序,是由于认识的主体:人只能感受并习惯于应用3维空间的缘故。而且即便在最
底层次上3维体现出来的混乱现象也能逐级构造出精巧的秩序来。之所以这里插入这段,
是想起那个爱因斯坦的量子幽灵,爱因斯坦认为一个原子的两个碎片相隔非常远时无法通
讯,我不知道为何他没有探究引力作用就是超距的这点,但希望基元超光速和超力超距能
够回答这个问题。)

  在下面的讨论中,把基元的状态的变化的大小,称为基元的动量。
  由于宇宙是一个动态平衡,所以这种基元间的关系同样存在于基元的历史和将来之间,
或者换种看法,相继生成和湮灭的基元可以看作是一个基元的过去状态和将来状态。整
个宇宙的一个最小变动,即只有一个基元的变化看作是这个基元的运动。当然,在最小
的时间(时空本身没有因量子效应而变得模糊的最小时间空间单元,《上帝与新物理学》
p172,第一推动丛书)段内,可以说成在
某一个时刻,可能有大量的基元产生和湮灭,这样每一个基元皆可以认为是无数个其它
基元的历史或将来。这样,基元可以看作是完全随机的,这时基元无论变化到哪个状态
都是等价的,故状态变化的大小,即动量是等同的,即这时候基元的动量可以看作是个
恒定值。
  在这种动态平衡的状态下,状态既可以看作是变化的不确定的,也可以看作是静止的
确定的,但把变化的趋势看作是不确定的,因为任何一个基元湮灭的同时,湮灭处也有
可能产
生一个基元,这样新产生的基元也可以看作是湮灭的那个基元的继续。这样,在看待基
圆时便可以看作是静止的,由于这时候引入了一个特殊的状态,即与上个状态一致的状
态,这个状态与其它状态便存在着差别,这种差别由于其它状态的无穷多(极大量存在)
而显示出无穷的变化的特征,故可以说基元的动量是完全不确定的。简言之,这种看法
其实相当于主观上把基元禁锢了,而基元表现出极大变化动量特征。

  这样基元就表现出所谓的量子效应来。服从海森堡“测不准”定律的限制。假若把基
元的位置看作恒定的,那么基元变化的可能性就是完全不可预知的,假若把这种基元的
动量看作一个恒定的值,那么基元的位置就是完全不确定的。
  参见北京大学物理学丛书--《量子力学导论》曾谨言著。p26:例1,当粒子的动量的
不确定度时,相应得波函数为平面波,即粒子在空间各点的几率度相同。例2,当粒子
的位置的不确定度为0时,粒子动量取各种值的几率都相同,即动量完全不确定。
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从上面的论述可以看出,基元其实本身没有任何规律,所谓的量子波函不过是这种毫
无规律的一种数学上的描述。是主观上为描述的方便而引入的。

  故毋宁说量子力学是物理定律,不若说它是数学上的概率统计描述。
  物质在最低层既没有任何力的关系,也不服从任何物理规律,力与规律只是数学统计
上的一种表现,为方便性原则而命名和定义的。这种概率性数学关系在一定聚集水平上
如何表现出宏观上不同的力的表现形式和物理规律呢?

  2: 粒子的“色”与电荷的形成 空间的形成 引力的形成

  尽管基元理论上的分布是均匀的,然而基元的完全概率分布的性质,可以导致在某个
局部“区域”(抽象概念,空间尚未形成以前,与空间上的局部区域不是同一概念,以
后不再说明)内基元的密度大于或小于平均密度。当密度大于宇宙平均密度时,那种力
图分布平均的基元间的斥力会使该区域膨胀而试图恢复平均密度,为形象地描述这个过
程,我把这比作原本平坦的一个平面在某个局部凸起一个凸面,以增加这个局部的面积
,从而达到这个表面上的纹理密度趋向相同,这个过程与物质产生时空弯曲类似,可以
猜想一个有质量的物体产生空间和引力场的过程也是这样形成的。当这个凸面弯曲到一
定程度而形成为一个球体时,一个较高层次的基本粒子就形成了。同样的过程可以推及
某个局部区域的基元分布密度小于平均密度的情况。那种力图使分布密度接近平均密度
的基元间的引力,会促使该区域收缩,仿佛一个平面四周向某个区域紧缩,也会形成一
个弯曲的凸面,不过这个凸面是为减少该局域的表面积而形成的,同样可形成一个球体。
与前面的球体相比,该球体有膨胀的趋势,以恢复为平面,而前面的球体则有收缩恢复
为平面的趋势,这两种相反的趋势与电荷的符号类似,于是我把那种因为密度过大形成
的粒子称为带正电荷,因为密度过小而形成的粒子称为带负电荷,把它们使原来状态扭
曲的能力称为粒子的质量,引起的状态的扭曲称作空间的曲率,把这种曲率影响基元的
分布的能力称为引力,所以具有曲率的空间与引力场的概念也可以形成,而且看作是同
一现象的不同描述。
  这种空间的伸缩,在广义相对论中可以找到思路。(《上帝与新物理学》p45页图5描述
一个非常类似的“子宇宙”从“父宇宙”中生长并分离出来的过程。这种拓扑变化在近来
一些理论中被提出来的,可惜这本书没有提供更多的资料线索,谁知道这方面的知识请告
诉我一下。另外,我提出收缩和膨胀的思想并不是受这幅图的影响,至少不是意识地去运
用这个思路,因为我写上述内容后才注意到这幅图的,以前虽也看到过,但只存在于潜意
识中罢。)
  以下“色”形成的假想不对,因为我对“色”的概念不甚了解之故,之所以没有删除是
提供一种错误的思路,而且其中有些我的认识论的观点。
  由于密度相同而区域大小不同,引起同样膨胀和收缩的球体具有色动力学中“色”的
概念,即同种密度体现出相同的电荷,由于区域的大小体现不同的“色”的特征。在色
动力学,粒子并非简单的正负对称,而是三重色对称,
再两两组合呈现出八重对称。之所以只呈现3种色,我的解释是,这种区域划分的大小是
有一定限制的。区域太小,引起的曲率不够大,不足以形成球体这样的稳定结构,或者呈
现这种结构太容易,即概率太大,故消失或结构重组的概率也大,故不能视作一个稳定的
结构;区域太大,到达密度偏离到足以膨胀和收缩的可能性又太小,因为基元总是接近分
布平均的,所以划分的区域越大,满足条件的可能性越小,所以只能有有限的范围才能够
形成这种球体来。另外,上述论述也可解释在色动力学中为何同类较重的粒子比较轻的粒
子稳定性差,因为区域大的满足的条件更为严格的缘故。之所以为3,
与这个范围的计算有关,计算的过程与宇宙的时空范围和物质在其中所
占的比例,超力的作用距,偶然不平均造成超力的作用方式的改变,以及这种状态在整个
宇宙中所有局部状态中所占的比率有关,这个比率决定了色粒子的稳定性,因为只有在任
何一个时刻都有足够多的这种结构随机的涌现,才可以把色粒子看作是相对稳定的单元。
由于这种色动粒子的组成也是随机出现的,所以色动粒子本身也呈现量子概率的变动特征
来,同样的推理也可用于在次高层的粒子:电子,质子,原子,分子上去,在更高的较宏
观的层次上由于所占的区域比较大了,其组成结构也趋于复杂,所以偶然构成的概率可能
就比较小,尽管在这些层次上仍然也有量子效应,但这种结构的不易形成,决定了不大容
易同时在许多相近的区域中产生起来,故也不大容易显示出量子效应来。关于为何这种结
构倾向于比较稳定的状态,是由于已经表现出来的各种力的约束和遵循的物理学运动定律
决定的,为说明这些已不大适合再用基元的组合来论述了,这只是认识的方便,建立起来
的概念和定律,是从底层的毫无差别毫无规律中建立起来的,是由于客观上物质在不同层
次上体现出不同的特征决定的,所谓整体大于部分之和。由于人是更高一层次的系统,人
的直觉认识受限于感官的辩析能力,故认识过程是从与人体尺寸大体相当的尺寸开始的,
所以概念也是从这个人体尺寸的物质表现出来的现象开始的,而这对应着客观世界中的一
定的层次,在推及更小的尺寸时,需要创造出更精细的概念来,而且人这一尺度中形成的
逻辑思
维在推及在微观世界时就不一定能够适合了,因为在微观世界物质还没有显示出这些在宏
观世界中才显示出的规律,在认识比人的尺寸大得多的宇宙天体尺寸时有类似的但相反的
问题,这时尽管逻辑关系的特征已经有了,然而许多新的特征也涌现出来了,故有相对论
和牛顿力学的区别。这些将在我的认识论一文中有更详尽的阐述。
  之所以把密度过大而形成的称之为带正电荷,密度过小的称之为负电荷,与我们的命
名习惯有关,所谓盈者为阳,阳正同义;亏者谓之阴,阴通负。这也说明了单位正电荷比
单位负电荷的基元密度大,故宏观体现上质子比电子质量大。
  3:宇宙现在表现出的其它特征即尝试性解释
  有关宇宙的几个事实(1)宇宙不是空无物质(2)宇宙几乎是空无物质的。(《可怕的对称》
第一推动丛书,p255)意思是说每个核子对应有100亿个光子,而光子是接近于无的。光子
的结构比核子简单,故从偶然中产生的概率要大,同样的推理适合于解释元素丰度随原子
量降低,当然与宇宙暴涨理论结合起来解释,本推理只解释氢和氦的丰度差异)
  4:尚未结束的结束语
  我这个假说只是提出一个新的看待世界的方法,并不自信其中的推论是准确的,而且我
的物理学数学知识也极其有限,应用中出现错误也是难免的,也可能存在极为浅显的错误
,但本着大胆猜想的原则,只求有可能为在这方面进行哲学思索的人提供一个新的思路,
对于自己来说,是自己哲学观的一个体现:相信这个复杂精巧的世界是从最简单的,不需
要一个特定的规律的最简单的状态出发,即只需要需要最少限制的条件,仅仅遵循数学上
的概率性便能够必然地,唯一地构造出来的。论证出偶然和必然的统一。这是我其它哲学
思想(认识论等)的起点,同时也是许多哲学家和物理学家的梦想。以上是我不自量力地花
费精力来思索这个问题的原因。
  假若,有哪位网友能够耐心地看完这篇文章,并也有兴趣加入这场智力游戏,并且能够
提出更好的思路,假若能够由这种思路定量地计算出决定出的最小电荷数,以及色动力学
中的粒子的色的差异性,万有引力常数等,更是太好不过了,也许统一场理论的最新进展
有助于解决这个问题。有一种超弦理论我不大乐意接受,因为超弦的纬度又是一个没有原
因虚构出来的一个常数,无论是10维还是8维,这个数字都不大容易解释:为何是是这个数
字而不是其它数字?
附:一本书的推荐,我可是因为太喜欢这本书而推荐她的哟,这是对我影响最大的一本科
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