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中國之光!吳嶽良與重力量子化,數學模型日趨復雜,極簡才正確

2024-08-20科學
物理簡史!物理學始於中國,終於中國,從重力量子化看宇宙終極模型。中國古人早就參透了宇宙秘密,而物理學正行走在用數學解釋中國古籍的道路上。當前物理學仍然不能解釋諸如重力本質等宇宙秘密,本文簡要回顧物理學史,用一大發現揭開科學的神秘面紗,最後還原一個極簡的宇宙模型。

一、科學之初,中國的「天道」解釋

最初的科學,就是觀測到現象,然後用一套理論來解釋。比如,有歷史記錄以來,月球就一直那麽突兀地懸掛在天空,每28天一個盈缺周期。太陽一直東升西落,365天一個迴圈周期。那時的科學,就是西方的「地心說」、中國的天圓地方、「天道」輪回。物理學就是從中國的「天道」中萌芽而生的(見作者之前動態:玄學Xuan Xue→suan su、算術SuanShu→xunsu與科學Science,發音相同,而且科學前身是【形而上學】,也即中國的玄學,以上幾個名詞有多國語言印證)。

二、科學進步,智慧結晶於農歷歷法

「天地玄黃,宇宙洪荒,日月盈仄,辰宿列張」。當古人持續仰望天空,目光一定會被日月之後的繁星所吸引。他們總結了日月星辰執行規律。「寒來暑往,秋收冬藏,閏餘成歲,律呂調陽」,那時候的科學,就是一年分四季、24節氣、12個月,夜觀28星宿的農歷歷法。但是,那時的古人只記結論和成果,卻不會記載推導過程,更不會有版權保護意識。

三、天文觀測,舉一反三的宇宙重力模型

當古人觀測到慧星超長執行周期、熒惑即火星反常的執行軌域之後,就意識到地心說存在問題。物理學在推翻地心說後,前進演化成「日心說」,總結出太陽系行星、慧星的運動規律。在這個階段,數學開始成為物理學的幫手。

中國古人記錄了大量天象觀測證據,並寫入古籍。在前人觀測數據基礎上,物理學家舉一反三,發現了太陽帶領著太陽系行星繞著銀河系旋轉,進而推匯出銀河系也繞著一個龐大的星系團中心旋轉。

為了解釋星系運動原因,物理學家抽象出重力這個概念。在重力的牽拉之下,行星於是繞恒星運動。萬有重力能夠解釋太陽系的運動規律,並且可以使用數學公式精確計算重力大小。

四、空間膨脹,紅移現象後新增實體

墨子用小孔成像實驗研究光,2000年後,科學家用「雙縫幹涉實驗」向他致敬。光是人類至今無法參透的基礎物質。科學家對光的理解,僅限於光量子、波粒二象、折射繞射等內容,但光的紅移現象,把物理學推向全新領域。

現代天文觀測發現,幾乎所有遙遠星系發出的光都具有不同程度的紅移,表明星系之間正在相互遠離。

在空間膨脹被發現之前,物理學以「奧卡姆剃刀」為工具,倒也遵從「如無必要,勿增實體」的原則。但當空間被觀測出正在加速膨脹之後,這把剃刀就不再靈驗了,就出現了許多難以解決的新問題。

首先是重力悖論 ,即萬有重力本應該將星系拉近,那空間加速膨脹的動力又是什麽?於是,物理學家增加了「暗能量」這個實體,以抵消萬有重力,並用於解釋空間加速膨脹的現象。另外,太陽對月球重力比地球對月球重力大,為何地月要一起繞太陽公轉呢?重力模型解釋不了這些現象。

其次,若空間正在加速膨脹,那麽倒推空間的過去,一定存在一個奇異點。這就是無法用物理學解釋的 宇宙大霹靂推論 。在這一階段之前,物理學仍是先有結論後有數學證明,直到用於解釋的數學工具不夠用,而猜想又太多,憑空出現了許多實體。

五、實體過多,理論物理陷入迷途

現代物理學已進入觀測極限,難以驗證一個又一個猜想。早在20世紀上半葉,當科學家試圖把經典物理學與電磁學從數學上統一起來,就猶如開啟了一個潘朵拉魔盒。

物理學家陷入一個「升維陷阱」,透過提升數學維度來接納不相容的實體。然而,數學維度本身就是實體,當維度數達到7維甚至10維時,科學家發現,重力似乎一直遊走在模型之外,難以被統一表達。

回過頭來看,科學家們為了把重力統一到四大基本作用力模型和量子力學上來,竟然增加了7個維度實體。很顯然,這種做法違背了西方人推崇的「奧卡姆剃刀」,違背了「大道至簡」的自然規律。由此可見,現代物理學已過於復混成,因而可能是不正確的。

六、東方曙光,重力量子化開創新時代

當物理學陷入迷途,量子力學與廣義相對論不相自洽,西方科學停滯不前之時,時間悄然來到2016年,出現了一個劃時代的突破——中國科學院院士、中國科學院大學副校長吳嶽良首先提出了「重力量子化理論」。

2016年1月25日,吳嶽良在中科院理論物理所舉行的前沿科學論壇上,提出重力量子場論。該理論打破了以彎曲時空幾何為基礎的廣義相對論的局限,將廣義相對論與量子力學統一起來。

值得註意的是,吳嶽良院士使用的模型,只需要4個維度。他把維度實體數量縮減了6個,成為現代物理學事實上的第一人。

「廣義相對論基於彎曲時空動力學,存在時空平移對稱性和能量動量守恒定律不再成立,以及無法很好地定義和度量時間間隔和空間間隔等問題。」而吳嶽良提出的重力量子場論假定自然界基本規律與時空座標和標度選取無關,並且遵循局域規範不變原理,透過雙標架四維時空概念,可解決上述問題。在重力量子場論框架下,可統一描述重力、電磁力、弱力、強力四種基本作用力,而且可匯出含有重力場效應的所有量子場運動方程式和所有基本對稱性對應的守恒定律。

七、科學之路,復雜的數學反成枷鎖

物理學發展到21世紀,吳嶽良院士的重力模型是最接近真相的模型。然而這還不夠,還有更簡潔的模型在召喚,這種模型不需要復雜的前沿數學。在此之前,讓我們再次回顧物理學,就會發現一條寶貴的線索!正如西方「按需考古」一樣,近300年的物理學發展,竟然也是「按需研究」,即在事先知道結論的前提下,使用數學來證明!

我們明明知道宇宙的規律,卻非要使用數學來證明!舉例一一說明:

最初的物理學,是用幾何學和方程式式來求解和表達的;經典物理力學,使用微積分來描述物體的運動和交互作用;電磁學,方程式組是由四個偏微分方程式組成,用以描述電場和磁場的產生、變化和相互關系;狹義相對論,使用勞侖茲變換來描述不同慣性參考系之間的時空轉換關系;廣義相對論,場方程式是一組高度復雜的張量方程式,用於描述物質和能量如何彎曲時空!

而量子力學的數學則更為復雜,主要使用規範空間的系統狀態、單位向量、可觀測量對應的自伴算子、量子態、本征態,讓微觀物質運動規律可精確計算預測。

作者認為,萬變不離其宗!近300年物理學還有一條脈絡,那就是等效性和可數學描述。用一句簡單的話概括,那就是東方負責結論,西方負責解釋!比如,之前文章中作者描述的「光速不變」源自「流動的以太」,廣義相對論竊取了「光速不變」否定了以太,卻又把以太換成「場」!

結論:宇宙終極模型,必須是忘記高等數學的極簡表達!

綜上所述,中國人提出的重力量子化是最接近重力本質的數學模型,但它還是保留了雙重4個維度,還不是極簡的終極模型。

作者大膽猜想,提出一個結論——終極模型可以只使用三重3個維度來表達任何實體——終極模型中只存在一種粒子,即宇宙基礎物質炁。我們可使用溫度、壓力和體積3個維度來表達炁,也可用炁的剛性、脹縮和巢狀3重變化來生成亞原子粒子,還可以用它的流動性來生成重力場,用它的波動性來解釋光和任何量子。

結論已出,科學衛道士們,快用數學來求解吧!

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