超越爱因斯坦　——宇宙是可以理解的--超越爱因斯坦

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超越爱因斯坦 ——宇宙是可以理解的

卢杲发表于 2005-6-28 21:25:23

（英国伦敦技术物理研究院 中国管理科学研究院 卢杲 研究员）

人民网专栏作家

http://scitech.people.com.cn/GB/44995/46528/index.html

http://scitech.people.com.cn/GB/25509/43673/43674/index.html

http://www.bjkp.gov.cn/bjkpzc/zhuanti/physics/wlzysj/34805.shtml

http://www.daliandaily.com.cn/gb/daliandaily/2005-04/06/content_707493.htm

http://www.qiji.cn/eprint/abs/2237.html

http://www.qiji.cn/eprint/abs/2236.html

E-mail:cosmos9@163.com

宇宙中最不可理解的是宇宙是可以理解的。

　　　　　　　　　　　　　——爱因斯坦

引言

阿尔伯特·爱因斯坦 (Albert Einstein 1879--1955) 20 世纪最伟大的科学家，因创立了相对论而闻名于世。相对论原理的建立是人类对自然界认识过程中的一次飞跃 , 它圆满地把传统物理学包括在自身的理论体系之中。广义的相对论更开阔了人类的视野，使科学研究的范围从无限小的微观世界直至无限大的宏观世界。今天，相对论已成为原子能科学、宇宙航行和天文学的理论基础，被广泛运用于理论科学和应用科学之中。爱因斯坦的伟大成就——相对论，是自然科学发展史上的一个划时代的里程碑。

爱因斯坦于1879年3月14日出生在德国一个犹太人家庭。1905年获得物理学博士学位，同年发表狭义相对论。1921年获得诺贝尔物理学奖。1933年因受德国纳粹反犹太主义狂潮迫害而离开祖国，迁居美国。1955年4月18日病逝于普林斯顿。

爱因斯坦不仅是一个伟大的科学家，还是一个具有正义感的社会活动家。他关心人类的文明和进步。第二次世界大战时，他公开谴责德国法西斯的暴行，因此成为德国纳粹分子追捕的对象。爱因斯坦还谴责日本帝国主义对中国的侵略。晚年，他主张禁用核武器，反对核军备竞赛。临终前，他仍念念不忘公民自由和世界和平。

19 世纪末、 20 世纪初，随着生产的发展和科学实验水平的提高，人们对自然界的认识开始从宏观世界进入微观世界，从低速运动发展到高速运动，自然科学正面临着重大的突破。正是在这个时期，年轻的爱因斯坦以旧科学理论“叛逆者”的姿态，登上了自然科学舞台。

　爱因斯坦少年时代对自然现象怀有浓厚的兴趣，风和雨形成，月亮高悬空中竟然不会掉下来，这些无不令他感到惊奇。 1896 年，在瑞士苏黎士联邦工业大学读书时，爱因斯坦就希望成为一名物理学家。

但毕业后，爱因斯坦处于失业状态，两年后才在瑞士伯尔尼市专利局找到一个低级职员的位置。虽然生活十分贫困，但他仍坚持不懈地从事科学研究工作，利用业余时间看了大量的书。这段时间奠定了他一生科学研究的基础。

1905 年，爱因斯坦在狭义相对论、光电效应和布朗运动三个不同领域里取得了重大成果，表现出惊人的才智。但是，当时科学界对此作出响应的人寥寥无几，法国著名科学家朗之万曾对爱因斯坦说，全世界只有几个人知道什么是相对论。大多数人是怀疑的，有的甚至坚决反对。这是因为伽利略和牛顿创立的古典力学理论体系，经历了 200 年的发展后取得了辉煌成就。尽管旧的理论体系和新的事实之间出现了尖锐的矛盾，但许多物理学家仍不能摆脱它的束缚。他们力图把新的实验事实和物理现象容纳在旧的理论框架中，但爱因斯坦却不迷信前人，他探索着把相对论推广到更为广泛的运动情况中去。为此他又研究了整整 10 年。 1916 年，爱因斯坦发表了总结性论著《广义相对论原理》。

2005年是世界物理年，欧洲物理学会（EPS）“世界物理年”系列庆祝活动。包括EPS-13“超越爱因斯坦—21世纪物理学”。时间：2005年7月。地点：瑞士。

时光飞逝，人类早已步入二十一世纪，在我们创造的辉煌中回想过去，应当承认爱因斯坦的相对论毕竟是近百年前的产物，当时人类的科学认知与今日有着很大差距，特别是相对论的光速限制和对引力子运行路线的错误描述，及对微观引力场的不了解。当爱因斯坦致力于建立“统一场论”，实际上是被他自己建立的理论掐死了，他描绘的引力场不可能与电磁场统一，也给后人建立“超大统一理论”设置了一个陷阱。爱因斯坦用3年时间建立了“狭义相对论”，用8年时间建立了“广义相对论”，但却花了30年时间而未能建立“统一场论”，说明他的引力理论存在一些问题，因为电磁场理论已经实践证明为一种较完善的理论，而两者不能统一，问题只能出在他新提出的引力理论上，众多科学家沿着他的思路走下去，结果必然碰壁。从事科学探索工作，出错是难免的，就象爱因斯坦专门设计的“宇宙常数”，而且爱因斯坦的一些思想与当时新兴的量子力学相左，实践证明是量子力学一方正确，但这些错误并不影响爱因斯坦成为一代科学巨匠，他的许多思想依然具有划时代的意义。

具有讽刺意味的是，爱因斯坦遭受挫折的根源，在于他的方程本身的结构。30年来，他被这一表述中一个基本的缺陷所困扰，方程的一边是时空曲率，他把它比作“大理石”，这是因为它有一种美丽的几何结构，但他很不喜欢这个方程描述质能的另一边，他认为另一边是丑的，他把它比作“木头”，时空“大理石”清晰而精美，质能“木头”却是一堆令人讨厌的混杂物，它看上去形式杂乱，从粒子、原子、分子到岩石、生物、行星和恒星。爱因斯坦猜想有朝一日单靠大理石解释木头的所有性质。对于爱因斯坦而言，木头就是时空的扭折，然而量子物理学想到的是反面，他们认为，大理石能够变成木头，即爱因斯坦的度规张量能被转变成引力子，引力子则是荷载引力的离散的能量包，这是两个截然相反的观点，人们一直认为不可能在它们二者之间达成妥协。实际上两者都有正确的成分，爱因斯坦指的是天体引力场的引力子运行的结果—“时空弯曲”，量子物理学指的是引力子这种类点能量“本身”，但他们都没有想到的是粒子和引力子是两种不同级的量子，引力子是粒子的结构材料，如果看到这一点，上述问题将迎刃而解，在笔者提出的“四力统一公式”（引力＝强核力＋电磁力＋弱核力）中，公式左边的“引力”以引力子为载体，可以代表爱因斯坦的引力理论，代表“大理石”，公式右边的“强核力、电磁力、弱核力”以粒子为载体，可以代表由粒子构成的宇宙万物，代表传统量子物理学，代表“木头”，因此推演出“大理石＝木头”，两者是一体的，只不过是观察的角度不同而已，爱因斯坦站在宏观天体引力场中引力子的角度，传统量子物理学家站在粒子的角度。

笔者将相对论和传统量子理论稍加修正，便使之统一起来，不过这当归功于近百年来无数科学家创造出的丰硕成果，如果没有这些作基础，笔者就不可能将众多新旧模块进行重新组合。人类在过去百年内创造的科技成果超过之前三千年的总和，在如此丰厚的科技硕果中，不酝酿出一种具有巨大革新意义的科学理论，反而是件怪事。

本书论述的是一种包罗万象的理论（T.O.E），作者综合了人类所有自然科学的优秀成果，建立了“量了引力理论”和“量子宇宙奇点理论”，统一了广义相对论和量子物理学，统一了“强核力、电磁力、引力、弱核力”，并提出了“宇宙公式”，进而统一了自然科学。在第四章中，作者对人文社会科学领域的所有学科进行了归纳总结，提出“宇宙存在四类程序——宇宙程序、社会程序、人脑程序、计算机程序”，宇宙万物和人类社会正是上述前三种程序复杂相互作用的产物。本书适合自然科学和人文社会科学研究人员阅读参考，也适合大学理科、文科学生阅读。

笔者已於2002年5月向世界主要国家的科研机构提交了一篇名为“量子引力理论和宇宙公式”的论文，在科学界产生很大反响，各国竞相加入研究。本书是上述论文的扩增版，其中第2章第3，4，5，6，8节及第4章是全新的内容，并对第3章“宇宙各级程序”的内容进行大幅扩增。笔者在科学探索中采用了“还原论”与“整体论”相结合的方法，用一种溯源方法将宇宙万物本质化，从源头看纷纭复杂的宇宙事物，就能较易理清其脉络，加以系统地整理、归纳，从而得出万物之理。笔者这种溯源方法属于还原论，而提出的宇宙程序却属于整体论。笔者将各种事物视为模块、积木或编码、符号，来建构和还原宇宙万物，运用结构主义的思维方式就很容易理解本文内容。

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第一章量子引力理论和量子宇宙奇点理论

§1.1宇宙存在三级量子

恒星、中子星、黑洞、宇宙奇点四者之间存在体积、能量、质量、密度方面的巨大差异，可以断定它们是由三种不同量级的量子组成，恒星由原子组成，中子星由粒子（中子）组成，黑洞由引力子组成，宇宙奇点由奇子组成。从宇宙奇点看，引力子、粒子、原子都有一种泡沫结构，我们对其中的原子泡沫已很熟悉，从中子星向黑洞、宇宙奇点反推上去，粒子、引力子的内部还是很空旷的。

由于目前的科技水平所限，我们无法在人工实验室中分离出电子、光子、夸克、引力子的亚结构，但却可以利用宇宙天体这一天然实验场，用大量的原子或粒子或引力子构成的天体来研究物质的亚结构。当恒星塌缩成中子星，既可知中子是原子的构成材料之一，这是我们已知的。当中子星塌缩成黑洞，既可知引力子是中子等粒子的构成材料之一，黑洞是纯引力天体，是纯引力子的世界，当吞噬了宇宙大部分物质的宇宙黑洞塌缩成宇宙奇点时，既可知奇子是引力子的结构材料之一，黑洞奇点和宇宙奇点在能量、质量、密度、温度方面存在极大差异，且黑洞奇点产生向内的力，宇宙奇点产生的是巨大的向外爆发的力，所以，引力子和奇子不可能属于同一级量子。

构成宇宙万物的原子之内是很空旷的，原子核的直径约为原子直径的十万分之一，相当于标准足球场中心的一粒大豆，电子相当于足球场外围的几粒沙子，请大家切记原子与质子的大小之比，这种真实差距将凸显传统原子模型的致命缺陷（这种对比实验最好到足球场去做，图中的原子与原子核大小之比已严重失真）。当1.2个太阳质量的恒星死亡后，被自身引力压缩成直径10公里的中子星，这时星体的主要成分是中子，如果该中子星不断吸引空间物质，当达到一定质量时，会被自身引力压缩成极小的黑洞，这说明与中子同类的粒子之内也是很空旷的，在黑洞中任何粒子都被压缩成更小的量子――引力子。黑洞里有什么？起码有它自己，大量的引力子。

恒星的平均密度是1gcm^－3，当恒星塌缩成白矮星，其平均密度是10⁷gcm^－3，由电子的简并压力和引力相平衡。质量大于1.2个太阳质量的白矮星不可能稳定，电子和核内的质子组合成中子，成为中子星。中子星的密度为10¹⁴gcm^－3。中子星靠中子简并压来支撑。质量大于3个太阳质量的中子星不可能稳定，会进一步向内塌缩，成为黑洞。

电子与中子的简并压力实质上是一种与引力对抗的斥力，是反引力场的一种体现。

在中子内，既有强核力、弱核力，又是由正质子与负电子聚合而来，因此中子是强核力、电磁力、弱核力的聚合体，在中子星内，上述三种力聚合到中子内与引力作最后抵抗，也就是说在中子星中强核力、电磁力、弱核力已逐渐走向统一。

原子、粒子、引力子都有一种泡沫结构，支撑这些泡沫的关键因素是速度，电子的光速支撑着原子泡沫，而引力子级物质必须以超光速运行才能维持以光速运行的光子、电子等粒子级物质的结构稳定，而奇子必须以超超光速才能维持引力子泡沫的结构稳定。

原子的直径约10^－8厘米，电子的直径约10^－16厘米，由此反推上去，引力子的直径约10^－24厘米，奇子的直径约10^－33厘米，与普朗克尺度相当。

将太阳压缩成一个直径2.95公里的球体，就成为黑洞，这时中子泡沫被压碎，没有什么力量能阻止它进一步向内塌缩，如果按引力子的实际体积，一个太阳质量黑洞的引力子总体积只相当于一个直径为10^－2厘米的球体。

如果将地球压缩成一个直径8.9厘米的小球体时，就成为黑洞，如果按引力子的实际体积，地球黑洞的引力子总体积只相当于一个直径为8.9×10^－8厘米的球体。

由原子构成的地球之内是如此的空旷，那我们看到的世间万物是什么？是电子以接近光速围绕原子核运行所形成的幻象。

作为宇宙最强大的、无所不在的引力的载体—“引力子”—是必然存在的，由于引力子只产生一种弧线向内的力，一种引力子不能组合出各种粒子，必然还有一种与引力子同级的物质产生相反的力，才能支撑住粒子泡沫，当溯源到宇宙大爆炸之初（10^－⁴³秒），引力是最先生成的，根据对称性原则，与引力子同时生成的必然还有一种同量对称的反引力子，它是反引力的载体，这些反引力子不可能消失，那现在它们又在何处？要回答这个问题，就要看引力时刻在与谁抗衡着，无疑是强核力、电磁力、弱核力，它们的载体是各种粒子，由此可知反引力子和引力子是所有粒子的结构材料，强核力、电磁力、弱核力是由反引力分化而来，所有粒子都是引力与反引力对立统一的平衡体。

从黑洞与宇宙奇点之间巨大的质量、密度、能量、温度差异看，宇宙奇点中的奇子是引力子和反引力子的结构材料之一，但一种奇子不可能组合出引力子与反引力子这两种性能差别很大的物质，引力子产生弧线向内的力，反引力子产生直线向外的力，根据对称性原则，以及从奇子的子代（引力子、反引力子）和孙代（各种粒子）的性质和结构中可反推出奇子有两种：正奇子和反奇子。正奇子产生直线向外的力，称为“正奇力”，反奇子产生弧线向内的力，称为“反奇力”。引力子中的反奇子略多于正奇子，即反奇力大于正奇力，使引力子总体上产生弧线向内的力，即“引力”；反引力子中的正奇子略多于反奇子，即正奇力大于反奇力，使反引力子总体上产生直线向外的力，即“反引力”；因此一个引力子产生的引力等于其内的反奇力减正奇力，一个反引力子产生的反引力等于其内正奇力减反奇力。正奇力与反奇力不能独立存在，只有同时存在这两种相互制衡的力，才能形成稳定的引力子、反引力子，才能形成稳定的宇宙万物。

正奇子、反奇子没有结构，是一种类点能量（点状能量），只是运行轨道不同，在黑洞的巨大压力中，反引力子中的部分正奇子会改变运行轨道，成为反奇子，从而使反引力子转化成引力子。从体积为0的“宇宙奇点”看，奇子有两态，一种是有形的正、反奇子，一种是无形无体积的“数学奇子”，一种信息态，代表能量“E”，信息是无形无体积的，当宇宙黑洞塌缩成宇宙奇点时，正、反奇子在极大的引力惯性作用下，融合成无体积的“数学奇子”，正奇力与反奇力统一成“奇力”，也就是说，所有的宇宙力在宇宙奇点中都统一成一种力—“奇力”，宇宙万物统一成一种能量，并且形成新的宇宙大爆炸，宇宙新的轮回。“物质、能量、信息”是宇宙中同一事物的三个面，物质即是能量，物质中同时包含各种信息，即“物质＝能量＝信息”。

§1.2 强核力、电磁力、弱核力是由反引力分化而来

正负电子对撞时先转化成一个虚光子，如果对撞能量比较低，则虚光子将变成一对正负电子或一对μ子，如果能量很高，虚光子会变成一对正、反夸克，当能量刚好达到某个矢量粒子的质量附近（称为该矢量粒子的产生阈）时，正反夸克对会形成束缚态，如果能量再高则共振态不会形成，正反夸克会背对背地飞离开来。

质子组分的夸克与另一个质子（或反质子）中的反夸克转化生成虚光子，然后虚光子产生一对轻子，这个过程刚好与轻子对转化产生夸克对相反。

光子可以由正、反质子或正、反电子相撞转化而成，反过来，光子相撞也可以转化成正、反质子或正、反电子，同时正、反电子可转化成正、反中微子，上述过程都是可逆的，而且介子、超子等所有不稳定粒子都会衰变成光子或中微子，所以组合成光子、电子、中微子、夸克、质子、中子及所有不稳定粒子的结构材料都是相同的，那就是反引力子和引力子。

各种粒子就象放在不同大小的杯子里的水，将两个不同杯子里的水（两个粒子）倒在一起就能形成另一杯或两杯水（另一种或两种粒子），反引力子和引力子就象水中的原子，这与在核聚变、核裂变中的原子相互转化类似，原理相同。粒子不可能是物质的最基本单位，物质的最基本单位有一个必要特征：无论怎样撞击它都不会转化或破碎。而粒子间的相互转化非常频繁。

强核力、弱核力在原子核附近的发力机制属一种短程力，但这种短程力对外界产生影响时，都全部转化成长程力，以光子为载体，如太阳辐射的巨大能量主要来自强核力。所以可以视强核力、弱核力、电磁力都有一个从短程力向长程力转化的过程，这种短程力表现为在原子内的发力机制，将原子比作一把枪，枪内使用同一种火药，但火药量不同，点燃火药方法不同（相当于强核力、电磁力、弱核力的不同发力机制），但射出的子弹都是相同的，光子就相当于枪内的子弹。

传递强核力的π°介子，传递弱核力的中性玻色子（Zº）都会很快衰变成光子，π^＋与π^－碰撞会转化成光子，W^＋与W^－碰撞也会转化成光子，而传递电磁力的也是光子，因此在光子中，强核力、电磁力、弱核力是不分的，是统一的，π^±、πº、光子、W^±、Zº是反引力与引力对抗中的不同态。光子可以生成正、反夸克，正、反电子，正、反夸克可以生成正、反质子、中子及其它重子，正、反电子碰撞可以生成正、反中微子，也就是光子中的反引力可以分化成强核力、电磁力、弱核力。

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ding

personal(游客)发表评论于2008-11-30 6:57:39

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