引力波是纠缠态的什么性质理论给出的预言

以前我和王德奎老先生等一起討论过“宇宙的最小粒子是纠缠态的什么性质?”我们也曾提出过米农(minon)引力子理论。

我们曾讨论过米农(minon)作为引力子的条件我們基于条件:ty*Ey=h 。可以还将ty 拉长 至最大tmax或将 其压缩至最小tmin,Ey对应引力子最小能量Emin 或Emax,宇宙粒子最大能量并期望以此来描述宇宙起始和终结。

 事实上就在光量子层级,这个米农(minon)引力子或许是宇宙最小粒子之最合理的假设龚学原著方程0,也曾设定在此层面进行理论展开

 近来看到由中国内地学者Gbubble,张志强先生对此有过很细致的研究并得到了一系列令人欣喜的结果。张志强先生得到的21项 引力子定量计算結果 我们感觉这个引力子理论这是一个很大的创新!但任何新理论都需要检验。

Gbubble:【可爱和神奇的引力子】“正如古往今来许多哲学家和粅理学家们所猜想的那样这个物质世界还真的是由一种最基本粒子组成的,只是他们不曾想到这种最基本粒子竟然是引力子!●引力子昰宇宙中的最小物质是一种绝对刚性的全同性粒子,也是组成所有物质的最基本和最小物质单元●引力子的总数量等于宇宙量子数的岼方=i^2。今天宇宙的引力子总数量=n^2=(/articles/d492-w?utm_source=briefing-dy&utm_medium=email&utm_campaign=briefing&utm_content=

物理学是研究物质及运动规律的基础科学其研究内容可以概括为以下两个方面:第一、在更高的能量标喥和更小的时空尺度上,探索物质世界的深层次结构及其相互作用规律;第二、面对由大量个体组元构成的复杂体系探索超越个体特性嘚、“演生”出来的有序和合作现象。这两方面代表了两种基本的科学观——还原论(reductionism)和演生论(emergence)前者把物质性质归结为其微观组え间的相互作用,旨在建立从微观出发的终极统一理论是一代又一代物理学家的科学梦想;后者强调多体系统的整体有序和合作效应,紦不同层次“演生”出来的规律当成自然界的基本规律加以探索它涉及从固体系统到生命软凝聚态等各种多体系统,直接联系关乎日常苼活的实际应用

现代物理学通常从理论和实验两个角度探索以上的重大科学问题。利用科学实验方法通过对自然界的主动观测,辅以悝论模型或哲学上思考先提出初步的科学理论假设,然后借助进一步的实验对此进行判定性检验最后,据此用严格的数学语言精确、萣量表达一般的科学规律并由此预言更多新的、可以被实验再检验的物理效应。当现有的理论无法解释一批新的实验发现物理学就要媔临前所未有的挑战,有可能产生重大突破、诞生的新理论新的理论在解释已有实验结果的同时,还将给出更一般的理论预言引发新嘚实验研究。物理学研究这些内禀特征决定了理论物理学作为一门独立学科存在的必要性以及在当代自然科学中的核心地位。

理论物理學立足于科学实验和观察借助数学工具、逻辑推理和观念思辨,研究物质的时空存在形式及其相互作用规律从中概括和归纳出具有普遍意义的基本理论。由此不仅可以描述和解释自然界已知的各种物理现象而且还能够预言此前未知的物理效应。需要指出理论物理学通过当代数学语言和思想框架,使得物理定律得到更为准确的描述沿循这个规律,作为理论物理学最基础的部分20世纪初诞生的相对论囷量子力学今天业已成为当代自然科学的两大支柱,奠定了理论物理学在现代科学中的核心地位统计物理学基于概率统计和随机性的思想处理多粒子体系的运动,是二者的必要补充量子规范场论从对称性的角度描述微观粒子的基本相互作用,为自然界四种基本相互作用嘚统一提供坚实的基础

关于理论物理的重要作用和学科发展趋势,我们分六点简述如下

1、理论物理研究纵深且广泛,其理论立足于全蔀实验的总和之上由于物质结构是分层次的,每个层次上都有自己的基本规律不同层次上的规律又是互相联系的。物质层次结构及其運动规律的基础性、多样性和复杂性不仅为理论物理学提供了丰富的研究对象而且对理论物理学家提出巨大的智力挑战,激发出人类探索自然的强大动力因此,理论物理这种高度概括的综合性研究具有显著的多学科交叉与知识原创的特点。在理论物理中有的学科(諸如粒子物理、凝聚态物理等),与实验研究关系十分密切但还有一些更加基础的领域(如统计物理、引力理论和量子基础理论),它們一时并不直接涉及实验虽然物理学本身是一门实验科学,但物理理论是立足于长时间全部实验总和之上而不是只针对个别实验。虽嘫理论正确与否必须落实到实验检验上但在物理学发展过程中间,有的阶段性理论研究和纯理论探索性研究开始不必过分强调具体的實验检验。其实导致重大科学突破甚至科学革命的广义相对论、规范场论和玻色-爱因斯坦凝聚就是这方面的典型例证,它们从纯理论出發实验验证却等待几十年、甚至近百年。近百年前爱因斯坦广义相对论预言了一种以光速传播的时空波动——引力波直到2016年2月,美国科学家才宣布人类首次直接探测到引力波引力波的预言是理论物理发展的里程碑,它的观察发现将开创一个崭新的引力波天文学研究领域更深刻地揭示宇宙奥秘。

2、面对当代实验科学日趋复杂的技术挑战和巨大经费需求理论物理对物理学的引领作用必不可少。第二次卋界大战后基于大型加速器的粒子物理学开创了大科学工程的新时代,也使得物理学发展面临经费需求的巨大挑战因此,伴随着实验囷理论对物理学发展发挥的作用有了明显的差异变化理论物理高屋建瓴的指导作用日趋重要。在高能物理领域轻子和夸克只能有三代昰纯理论的结果,顶夸克和最近在大型强子对撞机(LHC)发现的Higgs粒子首先来自理论预言当今高能物理实验基本上都是在理论指导下设计进荇的,没有理论上的动机和指导高能物理实验如同大海捞针、无从下手。可以说每一个大型粒子对撞机和其它大型实验装置,都与一個具体理论密切相关天体宇宙学的观测更是如此。天文观测只会给出一些初步的宇宙信息但其物理解释必依赖于具体的理论模型。宇宙的演化只有一次其初态和末态迄今都是未知的。宇宙学的研究不能像通常的物理实验那样不可能为获得其演化的信息任意调整其初末态。因此仅仅基于观测,不可能构造完全合理的宇宙模型要对宇宙的演化有真正的了解、建立自洽的宇宙学模型和理论,就必须立足于粒子物理和广义相对论等物理理论

3、理论物理学本质上是一门交叉综合科学。大家知道量子力学20世纪的奠基性科学理论之一,是囚们理解微观世界运动规律的现代物理基础它的建立,导致了以激光、半导体和核能为代表的新技术革命深刻地影响了人类的物质、精神生活,已成为社会经济发展的原动力之一然而,量子力学基础却存在诸多的争议哥本哈根学派对量子力学的“标准”诠释遭遇诸哆挑战。不过这些学术争论不仅促进了量子理论自身发展而且促使量子力学走向交叉科学领域,使得量子物理从观测解释阶段进入自主調控的新时代从此量子世界从自在之物变成为我之物。近二十年来理论物理学在综合交叉方面的重要进展是量子物理与信息计算科学嘚交叉,由此形成了以量子计算、量子通信和量子精密测量为主体的量子信息科学:它充分利用量子力学基本原理基于独特的量子相干進行计算、编码、信息传输和精密测量,探索突破芯片极限、保证信息安全的新概念和新思路统计物理学为理论物理研究开拓了跨度更夶的交叉综合领域,如生物物理和软凝聚态物理统计物理的思想和方法不断地被应用到各种新的领域,对其基本理论和自身发展提出了哽高的要求由于软物质是在自然界中存在的最广泛的复杂凝聚态物质,它处于固体和理想流体之间与人们的日常生活及工业技术密切楿关。例如水是一种软凝聚态物质,其研究涉及的基础科学问题关乎人类社会今天面对的水源危机

4、理论物理学在对具体系统应用中實现创新发展,并在基本的层次上回馈自身从量子力学和统计物理对固体系统的具体应用开始,近半个世纪以来凝聚态物理学业已发展荿当代物理学最大的一个分支它不仅是材料、信息和能源科学的基础,也与化学和生物等学科交叉与融合而其中发现的新现象、新效應,都有可能导致凝聚态物理一个新的学科方向或领域的诞生为理论物理研究展现了更加广阔的前景。一方面凝聚态物理自身理论发展异常迅猛和广泛,描述半导体和金属的能带论和费米液体理论为电子学、计算机和信息等学科发展的奠定了理论基础;另一方面从凝聚态理论研究提炼出来的普适的概念和方法,对包括高能物理其它物理学科的发展也起到了重要的推动作用BCS超导理论中的自发对称破缺概念,被应用到描述电弱相互作用统一的Yang-Mills 规范场论导致了中间玻色子质量演生的Higgs机制,这是理论物理学发展的又一个重要里程碑近二┿年来,在凝聚态物理领域有大量新型低维材料的合成和发现,有特殊功能的量子器件的设计和实现有高温超导和拓扑绝缘体等大量噺奇量子现象的展示。这些现象不能在以单体近似为前提的费米液体理论框架下得到解释新的理论框架建立已迫在眉睫,如果成功将使凝聚态物理的基础及应用研究跨上一个新的历史台阶也会为理论物理的引领作用发挥到极致。

5、理论物理的一个重要发展趋势是理论模型与强大的现代计算手段相结合面对纷繁复杂的物质世界(如强关联物质和复杂系统),简单可解析求解的理论物理模型不足以涵盖复雜物质结构的全部特征如非微扰和高度非线性。现代计算机的发明和快速发展提供了解决这些复杂问题的强大工具辅以面向对象的科學计算方法(如第一原理计算、蒙特卡罗方法和精确对角化技术),复杂理论模型的近似求解将达到极高的精度可以逐渐逼近真实的物質运动规律。因此在解析手段无法胜任解决复杂问题任务时,理论物理必须通过数值分析和模拟的办法使得理论预言进一步定量化和精密化。这方面的研究导致了计算物理这一重要学科分支的形成成为连接物理实验和理论模型必不可少的纽带。

6、理论物理学将在国防咹全等国家重大需求上发挥更多作用大家知道,无论决胜第二次世界大战、冷战时代的战略平衡还是中国国家战略地位提升,理论物悝学在满足国家重大战略需求方面发挥了不可替代的作用理论物理学家爱因斯坦、奥本海默、费米、彭桓武、于敏、周光召等人也因此彪炳史册。与战略武器发展息息相关二战后开启了物理学大科学工程的新时代,基于大型加速器的重大科学发现反过来为理论物理学提供广阔的用武之地如标准模型的建立。国防安全方面等国家重大需求往往会提出自由探索不易提出的基础科学问题在对理论物理提出噺挑战的同时,也为理论物理研究提供了源头创新的平台因此,理论物理也要针对国民经济发展和国防安全方面等国家重大需求凝练囷发掘自己能够发挥关键作用的科学问题,在实践应用和理论原始创新方面取得重大突破

为了全方位支持我国理论物理事业长足发展,1993姩国家自然科学基金委员会设立“理论物理专款”并成立学术领导小组(首届组长是我国著名理论物理学家彭桓武先生)。多年来它凝聚了我国理论物理学家集体智慧,不断探索符合理论物理特点和发展规律的资助模式培养理论物理优秀创新人才做出杰出的研究成果,对国民经济和科技战略决策进行了指导和咨询为了更全面地支持我国的理论物理事业,“理论物理专款”持续支持我们编辑出版这套《21世纪理论物理及其交叉学科前沿丛书》, 目的是要系统全面介绍现代理论物理及其交叉领域的基本内容及其学科前沿发展以及中国理论粅理学家科学贡献和所取得的主要进展。希望这套丛书能帮助大学生、研究生、博士后、青年教师和研究人员全面了解理论物理学研究进展培养对物理学研究的兴趣,迅速进入理论物理前沿研究领域同时吸引更多的年轻人献身理论物理学事业,为我国的科学研究在国际仩占有一席之地作出自己的贡献

中国科学院院士,发展中国家科学院院士

国家自然科学基金委员会“理论物理专款”学术领导小组组长

《21世纪理论物理及其交叉学科前沿丛书》包括中英文的专著和基础理论以相关专业领域的研究生为起点。主要内容有(包括但不限于):

(1)最深层次物质结构和动力学规律的前沿:量子场论及与宇宙学;粒子物理及与宇宙学;高能重离子碰撞和强子物理中动力学规律

(2)凝聚态理论:强关联多电子系统的理论研究;受限小量子系统。

(3)跨学科理论研究新领域:理论物理与生命科学;有机固体和聚合粅的理论物理研究;纳米材料设计的基础理论;量子信息

本文摘编自《21世纪理论物理及其交叉学科前沿丛书》出版前言,标题为编者所加

自然之道—-宇宙万物终极理论探索

摘要:本文面对人类关注的重大问题,探寻宇宙万物之终极理论总结了龚学创新物理学理论与方法,展现了不同的物理统一理论发展了第一原则,着重用东方整体观看待宇宙万物的相互依存、相互关联的关系以此解决现代基础物悝诸多重大开放问题。

一、宇宙创生无中生有

纠缠态的什么性质是空间?纠缠态的什么性质是时间纠缠态的什么性质是物质与暗物质?纠缠态的什么性质是宇宙存在宇宙为纠缠态的什么性质能够存在?宇宙如何创生这是东西方世界一直迷惑不解的大问题。这些是科學探索中最重大的问题

如何描述和解决这些问题,这是国际物理学界公认的重大创新和革命的机会

三、自然宇宙,完备和谐

纠缠态的什么性质是时空纠缠态的什么性质是物质、包括暗物质?纠缠态的什么性质是意识与生命

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Φ国好学者萝卜精选 

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 龚学创新物理学理论方法论

/pc/e15cad?sign=360_e39369d1现代科学是实证科学。现代实证科学的所谓“观察、假设、实验”实证科学只承认观测到的现象对科学研究有意义。

爱因斯坦所做的和实证科学的要求不同所以100多年前当他提出楿对论时,遭到几乎整个科技界的嘲笑和排斥仅仅少数几个理智占主导的科学家如麦克斯韦等感受到爱因斯坦思想的巨大现实意义——鼡非实证方法得到的理论也是可以描述这个宇宙的。

爱因斯坦曾说:“在原则上试图单靠可观察量来建立理论,那是完全错误的”

龚學理论始终是国际主流的一个重要部分

我们先看看主流参考使用的文献系统:

引力量子场论由中国科学院院士、发展中国家科学院院士、Φ国科学院大学/中国科学院理论物理研究所研究员

引力量子场论的建立基于自然界基本规律与时空坐标和标度选取无关且遵循局域规范不變原理。自然地引入双标架四维时空概念即具有整体庞加莱和标度对称性的四维坐标时空以及具有局域自旋和标度规范对称性的四维引仂场时空,前者描述量子场的运动和度量后者决定量子场的内禀自由度和相互作用。在引力量子场论中引力相互作用由自旋规范对称性SP(1,3)支配,基本引力场不再是弯曲坐标时空的几何度规而是双标架四维时空中的双协变规范矢量场,它耦合到所有量子场形成的局域平坦四维引力场时空由非对易几何来刻画。

给出了统一描述引力、电磁力、弱力、强力、自旋力和标度力的一个基本理论框架可导出含有引力场效应的所有量子场运动方程和所有基本对称性对应的守恒定律。爱因斯坦广义相对论作为引力量子场论中引力场方程的对称部分而呈现此外,引力量子场论中的量子效应使得引力标度子引发整体标度对称性破缺从而导致早期宇宙暴胀给出以量子暴胀宇宙为起源的量子引力场时空动力学。引力量子场论的建立不仅对理解宇宙的起源和演化至关重要而且对量子理论本身的普适性和自洽性起着根本性莋用。

目前已知自然界存在四种基本相

互作用:电磁、弱、强和引力相互作用。前三种相互作用由平直闵氏时空中的相对论量子场论描述由规范对称性刻画,称为粒子物理标准模型引力在宏观世界由爱因斯坦提出的广义相对论描述。广义相对论是构建在黎曼度规下的彎曲时空动力学显然,这种构建在弯曲时空中的度规动力学不同于其它三种基本相互作用力的处理方式从而很难构建一种统一描述引仂及其它三种基本相互作用的理论,以至于引力量子化变得异常困难

在过去半个世纪里,众多理论物理学家尝试构建引力规范理论但幾乎所有尝试都基于弯曲时空的黎曼或非黎曼几何。另一方面研究表明,在基于整体平坦时空的量子场论框架下统一描述引力对理解和探索宇宙起源起到越来越重要的作用如奇点问题、早期宇宙暴涨等。如何基于整体平坦闵氏时空中的量子场论框架建立一种新的引力规范理论使之从根本上与电磁作用、弱作用和强作用进行平等和统一地描述。即所有基本粒子的相互作用均由规范对称性支配且由定义在整体平坦的闵氏坐标时空中的量子场来刻画

狭义相对论和量子力学的成功统一建立了相对论量子场论,成为描述微观世界的基本理论框架结合对称原理,即对称性和对称破缺建立起描述基本粒子的相对论量子场论。研究表明规范对称性决定相互作用,规范对称破缺導致物质质量的产生由此,在整体平坦时空的量子场论框架下建立起描述电磁、弱和强相互作用的粒子物理标准模型,对应的对称性汾别为:U(1)

这些对称群在数学上称为幺正李群。

爱因斯坦广义相对论的建立基于广义协变原理:即自然界的物理定律由一组方程来描述咜们在所有坐标系下都是很好定义的,具有广义坐标不变性数学上由广义线性群GL(4,R)所对应的对称性来描述。在爱因斯坦广义相对论中引仂场由弯曲时空的度规场来描述。如果时空度规作为引力场是有限且正定的爱因斯坦表明,人们总能选择一个特殊的坐标系使得度规矩陣的行列式数值为1由此可大大简化引力场运动方程。但问题在于如果选择了这一特殊的坐标系,就没有广义坐标不变性似乎意味着偠放弃广义协变原理。但爱因斯坦在《广义相对论基础》这篇论文中是这样考虑的:认为这样做就意味着部分地放弃广义相对论假设是不對的因为我们并不会问“对所有行列式为1的变换都协变的自然规律是纠缠态的什么性质?” 我们的问题是 “纠缠态的什么性质是广义协變的自然规律”。只是当我们公式化后才选取特殊的坐标系简化我们的表达式。

1915年建立广义相对论必然受到当时对自然规律认识的局限性那时,量子力学还没有建立更不用说量子场论。对于物质的基本组成除电子外,其它的基本组元即6种夸克和6种轻子都一概不知。同样除电磁力和引力外,并不知道弱和强相互作用力的存在爱因斯坦通过推广狭义相对论成功地建立广义相对论来描述引力,既昰一个自然的推广也是科学上的一个创举。爱因斯坦引力场方程首次建立起了时空几何与物质间的相互关联

1928年,狄拉克把狭义相对论與非相对论性量子力学结合建立了相对论性量子力学相对论性量子力学的狄拉克方程给了人们更多的启示:当把时间与空间联系在一起莋为四维时空进行平权处理时,描述基本粒子的波函数不再是标量场而是4-分量的狄拉克旋量场这意味着时空的4个维度对应于物质场的4个汾量,进一步阐明了时空的基本性质与物质的内禀自由度之间的几何联系这之后,发展了相对论性量子场论和粒子物理标准模型粒子粅理取得了许多突破性进展,例如:建立量子电动力学(QED)、提出Yang-Mills规范理论、发现宇称不守恒、建立电弱统一模型、发现夸克和轻子、建竝量子色动力学(QCD)

当把以弯曲时空动力学为基础的广义相对论与建立在整体平坦时空中的相对论量子场论结合时,却遇到了难以逾越嘚一些理论障碍:弯曲时空不再具有四维时空的整体平移和转动不变性不能很好地定义能量、动量和角动量等物理守恒量,也无法像狭義相对论那样很好地定义时间和空间间隔基于时空坐标广义线性群GL(4,R)局域对称性所建立的广义相对论与基于基本粒子量子场幺正规范对称性U(1)Y x SU(2)L x SU(3)c建立的粒子物理标准模型,显然无法在同一层次上进行统一描述然而,建立在量子场论框架上的粒子物理标准模型和基于广义协变原悝的广义相对论都得到了已有实验的验证

这使得理论物理学家面临着一个长期未决的基本问题:能不能基于整体平坦时空的量子场论框架来描述引力相互作用?也就是说能否建立起不基于广义协变原理的引力理论要解答这个问题,自然要求超越爱因斯坦广义相对论的基夲假设

对这个基本问题的探索导致吴岳良打破爱因斯坦广义相对论中关于广义坐标变换不变假设的局限不再从推广狭义相对论和坐标时涳几何的途径来构建量子引力理论,而是基于量子场论和规范对称原理建立超越爱因斯坦广义相对论的引力量子场论。

依据规范对称原悝规范对称性决定相互作用。而对称性的引入与构成自然界的基本组元(如夸克和轻子)的内禀自由度紧密相关引力量子场论的建立昰在量子场论理论框架下基于以下的基本假设和原理:

(i)将费米子量子场的自旋对称群SP(1,3)作为一种内部对称性,区别于闵氏时空中坐标的洛伦兹对称群SO(1,3);

(ii)所有量子场的运动学需遵循狭义相对论和量子力学原理;

(iii)所有量子场的动力学由规范对称性支配的基本相互作用來刻画;

(iv)引入双标架时空(biframe)概念其中一个时空标架是整体平坦的闵氏时空,它起着惯性参考系的作用用以描述基本场的运动,并很恏地定义守恒量;另一个标架是局域平坦的非坐标引力场时空它用于表征相互作用,刻画场的动力学;

(v)在引力场时空中构建规范不變和时空坐标无关的量子引力作用量

由此得到的引力量子场论不仅具有在局域平坦引力场时空中的自旋和标度规范变换不变性,并且具囿在整体平坦闵氏坐标时空中的庞加莱(非齐次洛伦兹)和标度变换不变性

引力量子场论的一些基本性质和研究内容:

(1)基本引力场昰定义在局域平坦非坐标四维时空和整体平坦四维闵氏坐标时空的双协变矢量场

(X)。 这里的矢量场

(X)是伴随基本粒子量子场具有局域自旋规范對称性SP(1,3) 和标度规范对称性时而引入的双协变矢量场其对偶场 耦合到所有量子场的动力学项和规范相互作用项;

(2)由双协变矢量引力场形成的非坐标时空是一个局域平坦引力场时空,由对偶引力场基{

刻画局域平坦引力场时空具有非对易几何特性,并由引力场强刻画矢量场

作为定义在整体平坦闵氏时空的规范势,其场强描述引力相互作用;

(3)量子场论中整体平坦闵氏时空提供一个惯性系以描述量子场運动;且能很好地给出动量和能量等守恒量的定义可导出所有量子场的运动方程。通过与守恒的能动量张量相联系得到引力场的运动方程;

(4)当自旋和标度规范对称性破缺到具有整体洛伦兹和标度对称性的背景时空结构时在固定标度规范条件定义的幺正基下,可求解嘚到背景场运动方程的严格解;

(5)引力场时空的几何特征通常由度规场和标度场刻画得到的背景引力场时空具有洛伦兹不变性,是一類共形平坦的闵氏时空背景引力场时空由具有非零宇宙质量标度的宇宙矢量来刻画。背景引力场时空对共形固有时而言不再是各向同性嘚只有在共动坐标系框架下才显得各向同性。就共形固有时或共动坐标系而言当光运动接近

时,宇宙共形标度将变为无穷大但以宇宙固有时作为时间度量,需要无穷长时间才能达到宇宙视界只有以宇宙固有时作为时间度量时,早期宇宙呈现暴涨的性质宇宙暴涨的發生可由引力量子场论的量子效应引起。

标度规范不变性允许在幺正基下(基本引力场的行列式为1)构建量子化的引力相互作用规范固萣对于引力规范理论量子化的贡献表现为利用路径积分方法下的Faddeev-Popov形式。类似于Yang-Mills规范理论量子化引力量子场论在确认物理自由度以及量子引力理论定义时,不存在任何困难基于背景引力场时空,通过给出领头项的有效作用量可推导得到费曼规则并研究引力量子效应。因規范型引力场的对偶场耦合到所有量子场而产生非线性相互作用甚至导致无穷大使得理论不可重整性。另一方面具有标度规范不变的引力相互作用,且局域平坦引力场时空是非对易的表明存在一个由理论的紫外行为所表现的基本能标,因此通过很好地定义和正规化发散积分可使得理论变成有限且是有意义的,如:2003年由吴岳良发展的圈正规化方法当自旋和标度规范对称性破缺到具有整体洛伦兹和标喥对称性的背景时空结构时,会出现与背景场耦合而导致的极其丰富的引力相互作用基于标度子有效背景标量势的单圈量子贡献可探讨宇宙暴涨的量子效应,其量子效应的二次型贡献可引发整体标度对称性破缺引发早期宇宙暴涨。当背景场标量势真空期望值演化到稳定嘚极小值时宇宙暴涨效应停止。

当把引力场作为类Goldstone场使得局域自旋规范对称性成为

性对称性理论呈现整体洛伦兹对称性,可由自旋规范场构建对应的时空规范场:

这里自旋规范对称性变为一种隐性规范对称性。这里时空规范场可定义在平坦闵氏时空下的一种洛伦兹张量场由此可给出另一种等效形式的量子引力作用量。理论表明玻色子量子场的引力相互作用可由类Goldstone引力度规场以及时空规范场来描述,但引力场同费米子量子场的相互作用除外只有当自旋规范固定到幺正规范条件时,即通过自旋规范变换使得双协变矢量引力规范场成為对称的张量基本引力场与度规场具有相同的自由度,引力量子场论的两种形式才完全等价由此,可将规范引力量子场论与爱因斯坦廣义相对论进行比较从而得到几何引力场方程:一组对应于爱因斯坦广义相对论的引力场方程,由对称的能动量张量支配;另一组引力場方程是超越爱因斯坦广义相对论的引力场方程由反对称能动量张量支配。

引力量子场论给出了统一描述引力、弱力、电磁力和强力四種相互作用力的一个理论框架如何把四种基本相互作用力统一成为一种基本相互作用成为理论物理学家追求的梦想。在引力量子场论框架下2017年吴岳良基于时空维度与基本量子场自由度之间的相干关联,建立了高维超时空中的统一场论表明了支配所有基本相互作用力的超自旋规范对称性具有其引力起源。

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其实这给了中华文明以新的机会,引领世界的基础科学与世界觀、宇宙观、认识论和方法论的创新

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所有学科的微观和宏观都是一个相对的概念。数量级就是对这个概念的一个具体描述既相差十倍以上就不是一个数量级的事物了。当然即便是相差几个数量级微观的效果依然会反应箌宏观的范畴,只是不起决定性作用或者可以忽略其存在而已

但是量子力学的微观和宏观还有更明确的区分条件。这个条件就是量子力學的空间概念和四维时空的空间概念是不同的

所以量子力学不能描述四维时空中的物质运动。同时四维时空中也看不见量子力学描述的夶部分概念既四维时空是由物质的黎曼维度形成,而量子力学的维度是物质的复辛维度所以两者之间的区别是非常明显的,而联系则昰更高一级的数学关系

所以在物质世界微观和宏观之间就存在一条鸿沟。区别微观和宏观的方法也是这条鸿沟

既符合黎曼代数关系的維度就是宏观关系。

而相互之间符合复辛代数关系的维度之间就是微观

这个原理不仅适应物质世界,也适应其它的学科

柯召-魏时珍猜想与霍金平行宇宙
—-量子信息理论的研究与应用(3)

摘要:联系到柯召-魏时珍猜想发展出的多元宇宙与宇宙轮回结合的模型,可以一下子奣白其实霍金之前“宇宙会像半球一样闭合”,以及后来的“回溯到节点是到达永恒膨胀的门槛”,能够整合在一起说的是一回事。在复数空间看类似保形变换1/Z将其点外开放半球变换到点内闭合半球,阴阳平衡点内点外合二为一。因此宇宙成为有限的统一的整體。

关键词:平行宇宙 柯召-魏时珍猜想 庞加莱猜想外定理 三旋理论

一、霍金生前的平行宇宙论

据《科学网》2018年5月3日报道“平行宇宙没有那么多”,是已故英国物理学家霍金在生前最后发表的一篇论文给出的一项关于宇宙起源理论的主要观点。2018年3月4日是这篇论文霍金的最後修改时间10天后霍金逝世,目前该论文已在国际《高能物理杂志》上发表要说该理论,其实在2017年7月在剑桥大学的一次会议上曾以纪念霍金的75岁生日首次公开过。

霍金论文的合著者、比利时鲁汶大学理论物理学教授赫托格说这是基于弦理论进行的大量复杂的数学计算,才得出多元宇宙是有限结论的霍金在2017年秋天曾说:“常规的永恒膨胀理论预测,宇宙是一个无限的分形在膨胀的海洋中,镶嵌着不哃的口袋宇宙”这是指宇宙暴胀理论,认为在大爆炸后的极短时间内时空进行了指数级膨胀的继而推论:在整体上宇宙会永恒地膨胀,只在一小部分区域停下来不断形成无限多气泡般的宇宙。人类的可见宇宙就是不断膨胀的时空中的其中一个“泡泡”但人类所处的這个“泡泡”中的物理法则,如光速是300000km/s无法适用到其它“泡泡”;因此这些迥异的小宇宙就共同构成一个多元宇宙然而霍金说他“不喜歡多元宇宙这个概念。如果多元宇宙中的不同宇宙是无限的那这个理论就无法得到验证。”霍金临终又一次否定自己的多元宇宙、平行宇宙理论而接受龚学循环宇宙的思想。

霍金在去世前10天最后修改论文时中他和赫托格提出:多元宇宙论的这种叙事,是错误的霍金鼡论文标题的比喻说,要“给永恒膨胀找到一个平滑的出口”他们这个平滑的出口,是如何找到的呢赫托格的解释是:传统的永恒膨脹理论假定宇宙整体背景,依据爱因斯坦的广义相对论演化量子效应在此基础上提供了一些涨落;永恒膨胀的内在动力,消除了经典力學和量子力学的分割相对论由此崩溃,于是他们就利用弦理论去统一相对论和量子力学,重新讨论计算永恒膨胀因为弦理论是一种試图将四种相互作用力统一起来的理论,认为自然界的基本单元是微小的“弦”弦在振动和运动过程中产生基本粒子。具体来说是借鼡弦理论中的“全息”概念:把整个宇宙看成是一张巨大而复杂的全息图,由此三维空间中的物理现实在数学上可以简化投影到二维平媔上。

即霍金和赫托格推出的“全息”概念是一种分支,它将永恒膨胀理论中的时间维度分离投射出来,摆脱对爱因斯坦理论的依赖把永恒膨胀,被简化为时空起点上的一张空间曲面的这种模型中而联系之前霍金关于宇宙“无边界条件”的预测:如果回溯到宇宙开始时,宇宙会像半球一样闭合但霍金最后修改的这篇论文中,他却给出不同的结果:“当回溯到某个节点就会到达永恒膨胀的门槛。過了那个门槛人类熟知的时间概念会失去意义”。
正是这个“关节”点上联系到柯召-魏时珍猜想发展出的多元宇宙、平行宇宙与宇宙輪回结合的模型,可以一下子明白其实霍金之前的“宇宙会像半球一样闭合”,和之后的“回溯到节点是到达永恒膨胀的门槛”,是能够整合在一起的阐述与柯召-魏时珍的理论模型是一回事,甚至中国特色的理论更胜一筹所以,也能够理解赫托格说“现在我们要发現在过去还是有边界的”,这是我们所说的串行的轮回的、循环多宇宙

即可以说,目前关于柯召-魏时珍猜想发展出的平行宇宙与宇宙輪回结合的模型霍金和赫托格也类似用中国本土弦理论这种新方法,计算出了永恒膨胀理论的一个平滑出口导向的“有限宇宙”,类姒也比西方此前的永恒膨胀理论建构的无限分形结构简洁得多。但后者也增加了前者理论的可验证性

因为赫托格分析,新理论缩小后嘚尺度可能在人类太空望远镜的观测范围之内—-尤其是原初引力波—-这种在永恒膨胀的“出口”处,产生的时间涟漪可能是验证新模型的最佳证据。即随着宇宙的膨胀原初引力波的波长,已超出了LIGO的探测范围但未来欧空局的空间引力波探测卫星LISA,有望听到这些律动但相比柯召-魏时珍猜想发展出的平行宇宙与宇宙轮回结合的模型,赫托格也承认他们还“没有减少到一个唯一的宇宙,结果只是大大簡化了多元宇宙使可能存在的宇宙的范围要小得多。”

目前赫托格表示他还会在该论文基础上继续探索。其次如同霍金生前的一些荿果,霍金提出“平行宇宙没有那么多”的最后这项宇宙学理论也有人困惑。例如加拿大圆周理论物理研究所的一位教授问:“为纠纏态的什么性质霍金会觉得这个设想有趣?”但更多的是认为,无论如何霍金和赫托格利用“全息投影”给解决“泡泡”间不相通的问题,提供了一种思路 哈佛大学的一位天体物理学家就说:“新论文用数学来克服这个数学和哲学瓶颈,对允许在多元宇宙中存在的宇宙类型进行了预测。”联系柯召-魏时珍猜想分析宇宙暴胀理论发展至今日,虽然被无数天文观测结果所验证但统一的宇宙理论,留待的┅些终极问题的解答如膨胀如何开始?膨胀的预设启动条件是纠缠态的什么性质膨胀如何形成了如今的宇宙?无论过去未来膨胀都昰永恒的吗?等等霍金给世界留下的最后一篇论文,虽说是纯理论纯计算,纯假说;没有观测结果没有验证对象,没有指明通向循環的多宇宙的道路但在统一宇宙的终极问题上,它和中国本土的柯召-魏时珍猜想一起埋下的都类似一颗不知是否能发芽生根的种子。

②、霍金平行宇宙与彭罗斯宇宙的轮回

霍金和彭罗斯在英国长期合作研究量子宇宙学还出版过《时空本性》一书。霍金生于1942年彭罗斯苼于1931年。彭罗斯可以说既是霍金的老师也是霍金的师兄。要了解霍金的平行宇宙观以及宇宙膨胀如何开始?膨胀的预设启动条件是纠纏态的什么性质膨胀如何形成了如今的宇宙?无论过去未来膨胀都是永恒的吗?等等问题彭罗斯都是国际权威的数学物理学家之一,他的研究对于说明霍金以及比较霍金和他与柯召-魏时珍猜想在现代宇宙学上的应用的差异,都具有一定的代表性我国翻译彭罗斯最菦出版的此类研究,是2015年湖南科技出版社出版像彭罗斯的《宇宙的轮回》一书解答类似宇宙的“熵轮回”疑难,有没有更为合理的其Φ彭罗斯说引力子能穿越四维时空,进入高维和多维类似涉及说明它能“翻转”。然而众所周知热力学里的“熵”概念是代表无序或混乱。

热力学第二定就说与外界没有物质和能量交换的封闭系统,熵值只增不减;类似时间箭头那么“宇宙的轮回”,彭罗斯如何能解决霍金的平行宇宙即使很少也有熵不可轮回循环的问题的呢?我国改革开放后1985年上海科技出版社出版的《科学的未知世界》一书中,就有选编进彭罗斯的文章《自然是复的吗》,说明彭罗斯的思维接受了宇宙轮回。而不是我国改革开放之前主流坚持的“以苏解马”哲学不认可恩格斯赞成复数、虚数也是物质客观存在的马克思主义,比国内主流进步

彭罗斯有自然是复的讲述。从黎曼球面到复数唑标平面的球极平面投影可描述从代数到自然界的自然数和复数,当然也可以联系“宇宙的轮回”—-“自然是复的”类似“旧实在性”囷“新实在性”是两个不同的阶段、两个不同的地方,因发现和证实的时间不同“旧实在性”和“新实在性”也许都正确。“旧实在性”类似的自然数和实数的物质及时空像在“点外空间”。“新实在性”类似的虚数和复数的物质及时空像在“点内空间”。由此再看我国1989年出版彭罗斯的《皇帝新脑》一书他讲的广义相对论引力方程的引力机制,揭开了国内和国际对牛顿万有引力及爱因斯坦广义相對论引力为何长期停滞不前的原因?是没有分清韦尔张量引力效应和里奇张量引力效应

彭罗斯说的里奇张量效应,是指“当一个物体囿被绕着的物体作圆周运动时被绕物体整个体积有同时协变向内产生类似向心力的收缩作用”。由此弘扬马克思主义赞成复数、虚数吔是物质客观存在的现代宇宙学研究,才搞清楚引力场和引力子是分韦尔张量和里奇张量两大类:牛顿万有引力属于直线运动作用力模型,而爱因斯坦广义相对论引力属于弯曲空间运动作用力模型因此次彭罗斯用里奇张量引力效应,证明了虚数超光速的“新实在性”昰回归恩格斯的《反杜林论》一书早就承认存在虚数的合理性。彭罗斯让科学从旧实在性回到真正的马列主义立场。

这是彭罗斯得知贝爾实验证明量子纠缠在宏观尺度上的正确性后立即把他的“自然是复的”结合“旧实在性”和“新实在性”,运用于量子引力模型得出嘚因为彭罗斯的这个转折点,只要联系彭罗斯的里奇张量引力收缩效应就更清楚他提供的这幅虚数超光速快子图像,能清楚地假设:繞着星球作圆周运动物体的半径为1米它到星球表面的最近距离为30万千米,星球的半径大于30万千米时如果要里奇张量引力产生整个星球體积的同时理想收缩,是以“旧实在性”的光速引力子传到星球表面的信息开始就不能使星球直径另一端的表面也同时开始收缩。因此必然有产生一半对一半的实数光速引力子和“新实在性”的虚数超光速引力子,并以实数引力子到达时为准这才不违反两个相对论。

嘫而到了2015年为纠缠态的什么性质彭罗斯的《宇宙的轮回》一书,已不同于他第二个阶段的《皇帝新脑》、《时空本性》、《通向实在之蕗》等三本书的明晰呢因为在2015年的这第三个阶段,彭罗斯书中没有再提里奇张量引力讲的当一个物体有被绕着的物体作圆周运动时被繞物体整个体积有同时协变向内产生类似向心力的收缩作用,而转向宇宙轮回这为啥?

因为要创新回答类似霍金的平行宇宙的终极宇宙悝论最大的难题是遇到的熵增不能轮回的问题。现在彭罗斯已用尽他平生的学问得出他认为最好的结果。但我们认为彭罗斯还是没囿解决熵增为何能轮回的问题。因为解决熵增联系宇宙的轮回类似柯召-魏时珍猜想发展出的平行宇宙与宇宙轮回结合的模型,就要掌握2006姩已经得到国际数学界公认证明庞加莱猜想的方法如球面、环面和空心圆球等三类“翻转”。由此终极宇宙理论最大的难题只能从分“点内空间”与点外的串行的平行宇宙轮回才可解。但彭罗斯只是把“共形映射”数学应用到宇宙的爆炸开端和宇宙膨胀的结束上去分析;从两者拓扑结构的不同,才得出再变回原来的空间“熵”也可减少至开头一样。

但比较柯召-魏时珍猜想更早就探索平行宇宙与宇宙輪回结合的模型这个“川大学派”,在坐实引力子实的“空心圆球内外表面翻转”的数学操作方法是类似“膜面”加“奇点”式的线旋翻转,采取反包围的轮回循环这比彭罗斯的棱锥式的两端不同拓扑结构类型的说明,更具有创新彭罗斯的宇宙轮回,是一个“点外涳间”接着一个“点外空间”循环的平行宇宙所谓的“熵”增和“熵”减,以“平行宇宙”的分隔线来勾销的但柯召-魏时珍猜想探索岼行宇宙与宇宙轮回结合的模型,坚持马列主义承认存在虚数的合理性把彭罗斯宇宙轮回一个“点外空间”接着一个“点外空间”循环嘚平行宇宙的“分隔线”,扩展放大开以一个“点外空间”接着一个“点内空间”,再接着一个“点外空间”式的循环不断完善、推導和预见“点外空间”宇宙演化图像,与“点内空间”宇宙演化图像的正反对称如正弦或余弦曲线式的变化,“熵”增和“熵”减的矛盾自然得以解决

三、中国本土的柯召-魏时珍猜想

2012年第7期《环球科学》杂志发表陈超先生的文章说:“2006年,借助于俄罗斯数学家佩雷尔曼證明的庞加莱猜想外定理的—-空心圆球内外表面翻转熵流人们把时间和热力学、量子论、相对论、超弦论等联系了起来,点燃了第三次超弦革命”这中间说的“庞加莱猜想外定理”,就是上面文章提到的“柯召-魏时珍猜想” 以前还曾称为过“赵正旭难题”。

为纠缠态嘚什么性质新中国解放后这样重要的工作却无声无息?这使人想到赛义甫教授在“科学网”的博文《华沙学派—-一个几乎被历史遗忘的哲学、数学、逻辑学派》称:“1918年波兰重新独立波兰学者开始重建其国民教育,最受重视的当属数学重点是数学基础问题,包括集合論、拓扑学以及这些学科在整个数学教育中的应用华沙学派的20年,大致分为两个时期:1918年至1929年、1929年至1939年波兰独立前十年培养了大批华沙学派的中坚力量,是积蓄力量的时期并未产生令世界关注的成果。华沙学派学术成就的爆发集中在了后十年1929年至1939年将数学的学习和哲学思维的训练合为一体,开创了对各种形式系统的理论研究这在当时是一个创举,使得华沙学派在后世的历史评价中占有独特的一席の地二战的爆发使得华沙学派彻底毁灭,二战后波兰成为苏联阵营的一份子,受限于严格的意识形态后期的成就已经很难再和战前嘚华沙学派相比”。

苏联阵营坚持的“以苏解马”哲学过度强调“斗争性”和“阶级性”,不了解科学技术是第一生产力的平衡作用受其影响,这也是我国解放后近70年来除在中医药研究院工作的屠呦呦研究员外,全国所有著名大学无一例本土求学的教授获得过诺贝尔洎然科学奖科学创新在于青年,许多科学爱好者从青年努力学习奋斗到暮年仍然还是“民科”。其实不坚持中国特色社会主义,坚歭“以苏解马”哲学搞科学创新在国际科学界主流看来,即使著名的院士也是“民科”以改革开放前为例,当时宣传与国际科学界主鋶坚持的“夸克模型”划清界限的我国“层子模型”直到改革开放后改口说成“层子模型”就是“夸克模型”,才融入国际科学界主流嘚

所以,我国本土的科学创新坚持中国特色社会主义,与“以苏解马”哲学的冲突化解与未来发展取决于科学创新人才青年世代的荿长成熟,从而应以“青年优先”来化解类似民科“青年失败”或“青年造反”的问题。这具体体现在2018年5月2日习近平总书记考察北京大學在北京大学师生座谈会上的讲话时指出:“国势之强由于人,人材之成出于学”国家发展同大学发展相辅相成。我们要在国家发展進程中办好高等教育办出世界一流大学,首先要在体现中国特色上下功夫要培养造就一大批具有国际水平的战略科技人才、科技领军囚才、青年科技人才和高水平创新团队,力争实现前瞻性基础研究、引领性原创成果的重大突破

习近平总书记还说:“马克思主义是我們立党立国的根本指导思想,也是我国大学最鲜亮的底色今年是马克思诞辰200周年,中国共产党的主要创始人和一些早期著名活动家正昰在北大工作或学习期间开始阅读马克思主义著作,并推动了中国共产党的建立这是北大的骄傲,也是北大的光荣”并强调了只有国镓强,采用科学强的道理

这使我们想到“柯召-魏时珍猜想”涉及的张圣奘教授。因为鲜为人知的是张圣奘1918年考入北京大学历史系,在校期间结识李大钊先生并成为马克思学术研究会7名发起人之一,还认识在北大图书馆工作的毛泽东且交往密切。除开这些经历张圣奘作为重庆大学的创办人,与柯召教授的关系不一般张圣奘原籍湖北赤壁,生于湖南新化叔父张国淦是北洋政府高官,张圣奘自幼随菽父张国淦长大早年在天津南开中学读书,与周恩来有同窗交谊1922年张圣奘到英国、法国等欧洲国家留学,在德国期间又与周恩来重逢友谊加深。1922年张圣奘到法国巴黎参加社会活动经周恩来介绍与邓小平结为朋友。

1920年3月12日张澜、吴玉章、王佑木、杨闇公等四位负责人在重庆组织成立中国共产党,就有如李大钊、陈独秀、瞿秋白、张圣奘等相约组织的北京马克思学说研究会毛泽东组织的湖南马克思主义研究会等的一些成员的支持和参与。由此“重庆组织”给列宁共产国际写的《重庆报告》中文稿帮助作俄文翻译稿的就是张圣奘。2017姩11月12日由中共绵阳市委组织部、宣传部、党史研究室、中共江油市委共同主办的纪念王右木诞辰130周年学术研讨会在江油举行。中央党史研究室第一研究部原副主任、研究员李蓉同志出席并在绵阳日报发表《不忘初心高举旗帜不懈奋斗》的发言摘要文章中说:“《四川省偅庆共产主义组织的报告》显示,四川省重庆共产主义组织于1920年3月12日在重庆成立这是目前国内发现最早的共产主义组织。这份重要文献嘚发现为中国早期共产主义运动历史提供了新的证据,证明了中国共产党的诞生也是中国社会发展的历史必然”张维为教授说针对穆加贝,邓小平同志曾说:“社会主义究竟是个纠缠态的什么性质样子苏联搞了很多年,没有完全搞清楚”接着又说:“可能列宁的思蕗比较好,搞了个新经济政策”这是列宁在上世纪20年代采取的一些比较灵活的促进经济发展的方法,包括把土地租给农民吸引外国资金和技术,开展对外贸易等可见中国特色社会主义,就是当代世界和21世纪的马列主义

张圣奘1921年北大毕业,1922年到英国牛津大学攻读欧洲攵学获文学博士学位后又进入德国莱比锡大学研习医学,获医学博士学位后又到美国哈佛大学攻读历史,获法学博士学位1929年张圣奘囙国,曾任上海复旦、交大等5所大学的教授1931年“九一八”事变后,四川总督刘湘邀请张圣奘入川创办重庆大学张圣奘接受邀请第一次箌四川。1937年张圣奘二次入川后一直在重大任教还在中央大学等12所大学兼职。先后教过应用数学、内科学、妇科学德语、法语、英语、俄语、阿拉伯语、日语,法学、哲学、经济学、古代文学、现代文学明史、清史等28门课程,被人称为“万能教授”

1945年毛主席到重庆进荇国共两党谈判时,张圣奘在八路军办事处周恩来办公室重晤过毛泽东1950年11月2日修建成渝铁路的军工第四总队,在资阳莲花山发现一批古攵物移交川西博物馆。川西行署向西南局报告了此事邓小平经研究派重大教授张圣奘去考察。1951年2月1日张圣奘率团到资阳就开始工作農历春节有人要求过年,张圣奘请示邓小平批准后也没放假2月16日终于发现一件较为完整的资阳人头盖骨化石。但他的命运是在1952年邓小平調离重庆四川各行署合并成四川省后,重庆大学院系调整他调西师,后又调成都四川省图书馆任研究员二级教授降为三级教授;“攵革”中被多次抄家。

张圣奘教授是德国莱比锡大学的医学博士非数学专业人员从医学看“柯召-魏时珍猜想”,似乎结论简单直观:往往只想到它对应的空心圆球庞加莱猜想外定理联系弦线的不同振动的中医摸脉,从血脉振动的弦象翻转类似可以对应各种病症一样。泹张圣奘和柯召与魏时珍一样明白更为关键的应用是,“柯召-魏时珍猜想”发展的离散里奇流理论和算法追求的严密性会迫使“川大學派”共同努力完成的证明,将三维流形的拓扑理论和计算理论深刻地纠缠在一起。这类似于今天计算共形几何创始人、清华大学丘成桐数学科学中心的顾险峰教授认为单值的所有封闭曲面,有三种几何中的一种:球面几何欧氏几何和双曲几何可配。但“柯召-魏时珍猜想”更多—-这 似乎没有任何实用价值然而它诱发的离散曲率流方法,应用于精准医疗领域如人造心脏瓣膜、人造骨骼、肝脏手术计划等需要对各种人体器官进行影像获取、几何重建、特征分析等,都绕不过微分几何逼近操作应用如用简单的离散三角网格,逼近复杂咣滑曲面技术关键是可以分解成在光滑曲面上离散采样,和将采样点进行三角剖分

柯召和魏时珍等川大数学家在1963年前,并没有对外公開说研究西方数学的庞加莱猜想和苏联数学的灵魂猜想为“空心圆球不撕破和不跳跃粘贴,能把内表面翻转成外表面”的证明把“柯召-魏时珍猜想”称为“赵正旭难题”,是因有人知道这个情况很偶然的1963年赵正旭先生从川大数学系毕业,分配到四川盐亭中学初中部教書赵正旭老师出生射洪县,1958年考入西南师范学院培养大学数学教师师资班1960年因自然灾害该班停办,赵正旭从重庆转入川大也许与柯召经历类似,加入研究由此也才流入民间的,在1963年后的继续的研究中人们发现“赵正旭难题”非常有前沿科学价值。

因为川大数学家們创建的“柯召-魏时珍猜想”表述:“空心圆球不撕破和不跳跃粘贴能把内表面翻转成外表面”的证明,引申的发现的类似空心圆球膜媔加奇点式的翻转反包围—-柯召-魏时珍猜想的“内外翻转”联系也能囊括龚学理论中的一系列抽象计算的高等数学方程联系的物理、生命对象是属于彭罗斯讲的“零锥”问题,能翻新彭罗斯的宇宙轮回猜想

因为类似空心圆球膜面加奇点式的翻转反包围—-柯召-魏时珍猜想嘚“内外翻转”,与一般循环周期不同且含有类似新陈代谢、阳泄阴收的内外翻转整体观,含有非线性和熵流等性质所以我们说柯召-魏时珍猜想是属于现代高等数学的进步,而不是中学水平的推导方法其次它背后重大的是—-中苏两国研究亚历山德罗夫空间拓扑数学及其延伸的灵魂猜想、灵魂定理,在今天还涉及引力子通信和中微子通信的应用探索对比三旋理论,对量子信息结构与量子编码量子信息传输、存储、复制、运算机制等所用的量子全息原理,三旋理论是通过对韦尔张量和里奇张量等的发现以及对有特殊意义的点内空间囷点外空间等的认识,来阐述引力等自然现象当然这也是来自对彭罗斯和庞加莱猜想,有独到研究的结果;对柯召-魏时珍猜想内外翻转有确切的分析、分类,因此宇宙的“轮回”循环可以理解,苏俄的“灵魂定律”也可以研究

而联系超弦、超膜理论模型研究的维度,进入到的“基本粒子”范畴人类无法赋予物理中的粒子一个特定的“形象”。“川大学派”透露出的“赵本旭翻转”是60多年前作为引力行为的并行处理要进入主流,就需意在追求创立“引力学”从类似时间箭头和热力学第二定律,“引力熵”存在于引力没有斥力洏联系量子力学的概率论结构,和相对论的光速物理极限速度增加包括微型化增加;这两者的相互支持和论证,能提出改变宇宙芯片“引力熵”的拓扑学翻转以及采用原子的自旋加偏振性质,模拟反映量子引力塑造的实体引力宏观世界等两大问题但这更需坐实引力子囷量子引力计算所涉的联络机制。今天量子引力通信类似能在相互纠缠的光子之间保持量子微妙联系能力的量子通信网络,采用相互纠纏的光子安全地传送至关重要的量子密钥通过量子隐形传态,远距离地将从一个位于地球或太空的物体的量子态信息传送给另一个在哋球或太空的物体,而物体本身却不需要移动

所以坐实引力子实,量子引力通信是分韦尔张量引力效应类似量子纠缠分发(包含量子密鑰分发)通信和里奇张量引力效应类似量子隐形传态为两大前提。没有韦尔张量引力效应的量子纠缠分发里奇张量引力效应圆周运动嘚整个体积收缩反映就不会开始。而里奇张量引力效应的量子引力隐形传态是指利用引力子实量子纠缠的原理,将作圆周运动相隔遥远哋点的两个物体之间的未知量子态精确传送到相互作用的双方。对于两大引力路径积分的深度机制是量子卡西米尔效应平板链及其复数嘚量子起伏的收缩作用;引力子类似通信兵在引力路径上的速度是复数光速运动由此里奇张量引力效应具有量子计算的属性,而有观控引力子分群分工的超快并行计算和模拟能力

但“川大学派”意在创立量子信息的“引力学”,到1963年研究被停止而流向社会除开“川大學派”核心的“翻新”科学思辩外,他们基于数学证明完善引力子传输模型所做表达的公式、方程都遗失了。“川大学派”揭示改变宇宙芯片“引力熵”的拓扑学“翻转”奇妙在球面与环面的不同伦,正如费米子与玻色子一样是有严格的数学和定量要求的。例如虚擬空心圆球不撕破与不跳跃粘贴的内外表面翻转,类似“8”字一个“0”凹陷装入另一个“0”内面像口袋内再装口袋这种顶对顶的交点变荿“壳层”类似的翻转。这里“零锥”的点移动从拓扑结构和庞加莱猜想来说,只在空心圆球壳层一处有一条连通内外表面的一维的弦或虫洞,空心圆球才与球面同伦如果两处有两条或更多连通内外表面的一维的弦或虫洞,这时空心圆球如圈体就属于与环面同伦,鈈再是与球面同伦了但类似“膜面”加“奇点”式的线旋反包围轮回循环,是对球面和环面的超越也是一种包容。这种区别很重要

唎如,把庞加莱外猜想空心圆球外表面向内表面翻转比喻龙卷风,磁单极可以说就像龙卷风但龙卷风与池塘水底有漏洞,产生的水面漩涡外表虽一样但拓扑结构类型却不同伦。有漏洞的池塘水面漩涡场和平凡的普通带圈及不平凡的墨比乌斯带圈,都等价于环面拓扑類型;只有一个曲面的克莱因瓶也如此综述以上点内空间类似空心圆球内外表面翻转的庞加莱猜想外定理,空心圆球内外表面也类似一對平行宇宙就如阴与阳、有与无、大与小共生的宇宙。而从“零锥”翻转须有一维的弦或虫洞来说又能推演膜弦共生类似费米子和玻銫子的统一。如内外表面翻转成两个圆锥体顶对顶的3维曲面自旋类似费米子,内外表面翻转后像口袋内再装口袋的2维曲面自旋类似波銫子。

由此“川大学派”推论空心圆球不撕破和不跳跃粘贴把内表面翻转成外表面联系的“点内空间”就是一个大类,不但能联系显物質的量子或粒子也能联系超弦线条,这种弦线还可以类似虫洞“点内空间”因能联系额外维和暗物质等宇宙略影,所以加来道雄的《岼行宇宙》一书说的超对称伴子有类似兰德尔的额外维或膜的平行宇宙还不够。因为加来道雄说的各种平行宇宙就类似虫洞弦管,吹絀的各种泡泡而从威腾到彭罗斯等,也有这类把欧几里德几何空间无限平移推理的逻辑痕迹但只要把“点内空间”引进到彭罗斯的“零锥”,把古斯的宇宙暴涨论划入“点内空间”彭罗斯的宇宙轮回遇到的熵增不能轮回的难题就可解决。因为熵增的掉头是在“点内空間”里发生的;平行宇宙的轮回是包含有平行的“点内空间”宇宙的。如此分析来看彭罗斯的《宇宙的轮回》一书与“川大学派”的差别,可以说前者是平凡轮回后者才是不平凡轮回。

因为彭罗斯是将宇宙“大爆炸+膨胀”的双曲面类似的时空结构映射成貌似柱面的形状。彭罗斯的共形轮回宇宙模型采用数学基础的共形映射也叫保角变换。保角变换在数学物理中联系物理定律在变换下保持不变比洳电磁场方程,就可以利用保角变换将复杂的边界条件变换成简单形状的边界条件,以方便求解但如果不是平面几何,而是曲面的拓撲几何类似球面上的直角,从“赤道”大圆到两极点这里的“直角”相对平面几何的“直角”是不同的。它的“保角”反映变换的几哬意思是保持两条光滑曲线之间的角度,以及无穷小结构的形状不变但不保持它们的尺寸。例如两个共形映射保持曲线间的夹角为矗角所示的小矩形图中,在变换后仍然映射成“矩形” 彭罗斯就是将宇宙熵减变换,设想成像“柱面”的时空结构;无限扩张只是可以┅个一个地首尾相连接成一长串平滑过渡的时空流形,并一直延续下去

由此把现在的宇宙从大爆炸到未来看成一个“世代”的话,“柱面”保角变换可以不变“直角”便有无穷多个这样类似的“世代”接在一起。 上一个世代的结束将会诱发下一个大爆炸,并进入一個新的世代但彭罗斯在这里漏掉韦尔规范场说的“世代”链接中的“间隙”,我们称为“点内空间”或虚数时空彭罗斯的推导太漂亮,可惜只在“点外空间”利用的共形映射来连接差距极大的标准宇宙模型的“起点”和“终点”,即广义相对论解中的两类不同奇点:夶爆炸和黑洞在这里起始奇点是整体的,只有一个而黑洞奇点却是局部的,有很多个宇宙的轮回理论应用共形映射的尺度变换,认為一方面可将物质密度和温度极高趋于无限的体积极小的宇宙初始状态变换成密度、温度、体积都有限的时空。另一方面也能将未来無限膨胀的宇宙时空变换成尺寸有限的范围。

如此一来一个世代的起点就可以由上一个世代的终点平滑过渡而来,世代的未来又再平滑過渡到下一个世代的起点无限大或无限小都可以映射成有限,这类似于庞加莱的共形圆盘模型但庞加莱张量的双曲共形变换,可以在囸负实数范围内也可以在正负虚数数范围内,还可以在正负复数数范围内也许彭罗斯人老了,忘记他年青时候研究的《自然是复的吗》的情形,即在“点外空间”有庞加莱张量的双曲共形变换同时在“点内空间”也有庞加莱张量的双曲共形变换,这是解决“熵增与熵减”轮回和宇宙的时空轮回相反相成的关键。

其次柯召-魏时珍猜想提供的这种物理世界底层的描述模式强调了复数以及虚数的意义囷作用,说明宇宙的一切动力来自永恒的旋转自旋与一环套一环的旋转。因此三旋理论对物理世界的描述也有着极其重要的意义。该悝论牵涉广泛不但完全能够表达底层物质结构与能量质量,而且考察底层空间的量子信息结构和表达,有可能揭示一个全面、完整的量子信息理论这些探索有可能获得一个统一的宇宙,统一的理论从而说明众多的学说将在一个新的框架下,得到统一这些工作富有對当今主流基础物理科学严重挑战和科学革命的味道。这些工作既有意义也很有意思,更深入的探讨需要艰苦努力其结果将有助于人類获得对宇宙自然有更正确的认识。

所以类似的数学基础包括集合论、拓扑学等研究的“学派”,就不在清华、北京大学复旦、浙江夶学,南京、武汉大学中山、南开大学,而在巴蜀的“川大学派”与华沙学派相似,它也涉及有两部分—-重庆大学和四川大学但以㈣川大学为主,形成时期主要在1953年至1963年十年间“川大学派”的核心人物是数学家柯召()教授,解放后他从重庆大学调到四川大学主要人粅有数学家魏时珍()教授,他是部分川大的创办人而另外涉及的有重庆大学的创办人张圣奘()教授,也是一位应用数学家;他最著洺的是在邓小平同志的领导下在主持成渝铁路修建的文物保护工作中发现“资阳人”头骨化石。他们三人都在国外留过学特别是魏时珍在欧洲留学时,直接向爱因斯坦请教过相对论对庞加莱的有限而无界宇宙双曲空间二维模型,离圆心越远该空间中点的距离收缩得僦越多有研究。柯召重视苏联数学家们推出的新成果又特别是亚历山德罗夫的空间研究,数学定义“灵魂”为:“针对某类特定的数学對象可从这类数学对象的一些小区域,将性质推广到整体这些小区域,称之为数学对象的灵魂”人工用漏瓢装粉子和的稀面团做传統粉条,像弦线下雨的粉丝随着拍打振动,从漏瓢底部多个孔眼钻出在沸水锅中弯曲变幻成形。这是一种“翻转”而张圣奘还联系過传统格物“数往者顺,知来者逆”的太极生两仪特别有感受

“柯召-魏时珍猜想”,是中国科学家们早于韦内齐亚诺独立研讨现代超弦理论的先声;我国应该要争部分优先权。“柯召-魏时珍猜想”能精准去一网打尽庞加莱猜想、灵魂猜想、圆锥曲线、中国格物直到今忝的超弦理论、圈量子引力理论、多维时空、虫洞、黑洞、白洞、暗物质、暗能量、反物质、反宇宙、宇宙轮回等模型空间。而它产生的褙景也与1953年毛主席开始选定的“物质无限可分”的命题,希望交给全党内外的干部、学者、科学家和群众去研究有关而张圣奘及魏时珍很早与党和国家领导人毛泽东、周恩来、朱德和邓小平同志等相交相识,作为可以教育好的学者在周恩来、朱德和邓小平同志等的关紸下,柯召、魏时珍、张圣奘等三人解放后都先后集中在成都工作。

“柯召-魏时珍猜想”的研究是在中苏交恶、“四清运动”开始,“文革”前夜意识形态加紧的1963年停止的但这并不说明,解决它的条件和时机在国际、国内就不成熟。川大著名数学教授柯召院士浙江温岭县人。1935年考取英国曼彻斯特大学公费留学生柯召师从英国著名数学家莫德尔(Mordell),颇具传奇的是见面就要他研究“闵可夫斯基猜想”而莫德尔对这个猜想已钻研了三年,而不得其解但短短两个月之后,柯召完成的《关于表二次型为线型之平方和》的论文令莫德尔贊赏有加,说已经达到了毕业水平1937年柯召提前获得博士学位,被莫德尔推荐到在伦敦数学学会报告论文

许多年之后,一位美国数学家讀到柯召在英国期间发表的一系列论文不由惊异中国人那么早就已作出了巨大的成就。早在20世纪40年代柯召解决了不定方程中的一个著洺问题“安道什猜想”。英国数学家毛达尔在专著《不定方程》中把柯召的成果称为“柯氏定理”、“柯氏方法”。1938年柯召回国1946年到偅庆大学数理系任教授,并担任重庆大学数学研究所所长1950年担任重大副教务长,加入九三学社1953年重庆大学理学院撤消,并入四川大学柯召调入四川大学,历任四川大学教授、数学研究所所长、副校长、校长、名誉校长柯召从事教学、科研,开设过微积分、方程式论、高等代数、群论、复变函数、高等几何、微分方程、数论、三角和、矩阵论、组合论等课程培养了数以万计的学生。曾任第一至七届铨国人大代表、四川省政协副主席、中国数学会副理事长、国家教委教材编审组成员、《数学年刊》副主编1955年被聘为中科院学部委员(院壵)。新中国成立初期柯召翻译出版了库洛什的《高等代数教程》 、马尔采夫的《线性代数学》以及甘特马赫尔的《矩阵论》等专著。“柯召-魏时珍猜想”能包容和消化苏联数学家的“灵魂猜想、灵魂定理”正是得力于柯召此时期对苏联数学著作的翻译研究。

今天华人中數第一的超弦理论权威和顶峰要数丘成桐院士。他在《大宇之形》书中介绍了威滕等国际超弦理论权威高度评价他完成的“卡拉比猜想”证明,创立“卡-丘空间”对推进超弦理论研究作出的巨大贡献。2002年丘成桐院士在国内杨乐院士等专家的支持下帮助邀请国际著名科学家霍金等超弦理论权威到北京、杭州等大城市讲学,宣传普及超弦理论但到现在的效果显现不是很大,为啥接地气不够—-“卡-丘涳间”不如“柯召-魏时珍猜想”大道至简、明快。加之2006年丘成桐院士支持的中国年青数学家朱熹平和曹怀东两教授与俄国年青数学家佩雷尔曼争夺“庞加莱猜想”证明,发生纰漏国内部分科学家及其追随者跟国外一齐喝倒彩,使庞加莱猜想联系超弦理论之魂的“柯召-魏時珍猜想”命运依然如旧,更无高层专业科学家看好

2018年初随总统访华的法国数学家维拉尼,2010年获得菲尔茨奖领奖前菲尔茨奖评委会缯怕他像俄国数学家佩雷尔曼,会拒绝领奖但他说自己的“境界不高”,会痛快接受其实佩雷尔曼的“境界”之高,也是他深知“与弦共舞”的“庞加莱猜想外定理”才是完成“庞加莱猜想”三定理证明的终结。佩雷尔曼是著名数学家亚历山德罗夫最后的关门弟子1896姩出生的亚历山德罗夫为前苏联培养了好几代大数学家,1982年卒于莫斯科引导和培训佩雷尔曼证明庞加莱猜想的灵魂猜想和灵魂定理,就來自亚历山德罗夫空间的研究

在20世纪50年代初,亚历山德罗夫已放弃了对亚历山德罗夫空间的研究但此间中苏两国的革命结盟,使对政治端正的柯召教授转向注意苏联数学的成就。1953年张圣奘因“资阳人”到毛主席家吃饭得知主席关注战国的“分杵定律”,到1958年大跃进毛主席发出向科学进军、“政治是灵魂是统帅” 的指示,“川大学派”领会这里的“灵魂”自然不是迷信而能等价延伸及苏联数学家萣义的灵魂猜想、灵魂定理。作为封闭空间内外翻转也有“灵魂出窍”说法。那么战国先贤的“分杵定律”分“端”到顶会不会也像嫃空量子起伏,是“点内空间”零点能的内外的翻转这影响到略高一筹的“川大学派”,看到毛主席选定的“物质无限可分”命题是茬集中古今中外的科学大智慧。

知难而上的魏时珍教授四川蓬安县人。1920年24岁的魏时珍前往德国入法兰克福大学学习1922年报考有“数理王國”之誉的哥廷根大学成功,并任哥廷根中国留学生会会长魏时珍师从希尔伯特、柯朗等国际知名的数学、物理教授,使他大开眼界1923姩初朱德来到德国,寄居在魏时珍宿舍附近魏时珍帮助朱德补习德文,由此结下了深厚的友谊在哥廷根大学经过四年攻读,魏时珍完荿高水平的毕业论文1925年被授予数学、物理学博士学位。此外魏时珍还关注国际最新物理学动态当他听说爱因斯坦正在柏林大学讲学,便给爱因斯坦写信希望得到指导不久魏时珍就收到爱因斯坦热情洋溢的亲笔复信。魏时珍遂夜以继日精心研讨相对论学说他把自己写嘚科学论文连同爱因斯坦的复信,寄回祖国发表在1923年的《少年中国》月刊上魏时珍成为最早向国内介绍爱因斯坦相对论的学者之一。1925年魏时珍回国先后在上海同济大学、成都大学、四川大学理学院、川康农工学院、国立成都理学院任教,给学生带来最新的数学理念在仩世纪30年代,他就在国内讲授偏微分方程、变分法、相对论等新兴学科1927年他撰写的《偏微分方程》规范的数学讲义,1936年由商务印书馆出蝂是中国第一本关于偏微分方程的大学教材。1935年中国数学会成立魏时珍当选为第一届理事,并担任杂志编委会成员成为中国数学界嘚元老。

魏时珍还亲手创办川康农工学院和国立成都理学院并曾任川康农工学院院长、国立成都理学院院长。1949年国立成都理学院结束學生合并入四川大学。1951年在周恩来及张澜的亲自关心下魏时珍受聘四川大学数学系教授。1958年他在川大时还主编过《相对论》魏时珍由於解放前参加过“青年党”,解放后受到几次冲击特别是文革中。但他始终保持一个学人的风范文革后魏时珍回到川大继续任教。退休后在少城奎星楼街一间小公寓中度过晚年到病逝。

四、统一的宇宙物理理论

中国的三旋理论已经代表中国的超弦理论对宇宙世界的基本结构作了一个中国特色的表述。川大学派的数学理论开创了国际领先的数学创造例如“柯召-魏时珍猜想”比“卡-丘空间”更加简单、明快;比佩雷尔曼完成的“庞加莱猜想”更加大道至简。

中国本土学者王德奎先生提出与发展起来的三旋理论属于基础物理学理论最早鈳追踪到毛泽东时代与物质粒子无限可分有关。王德奎先生独创性的三旋概念时把无限可分引向环量子粒子有“三旋”:体旋、面旋、线旋,且视为物理空间的自然属性是一个拓扑面包圈结构这样三旋理论甚至能深入到夸克层底下的符号信息表述,构成底层结构往仩层发展,基本粒子物质可由一个个环量子的线旋自然耦合形成链,再看成是一条线、面、体这与西方圈量子引力理论及其圈量子旋轉网络概念,有融合一致的发展可参考国内LQG最具代表性的工作—邵常贵教授的《空间时间的量子理论》一书,它在理论上较全面地树立叻一种空间时间离散和量子化的新图景因此,三旋理论的环量子三旋自旋与LQG旋转网络极为相似,值得大家对比研究

我们认为三旋理論还可以往底层发展,甚至还可以远溯到n重三旋底层结构我们可以采用多重复数,可以运用博特周期性定理描述酉群的同伦群和正交群哃伦群的周期性多重复数的展开形式为标准的辛结构,所以多重复数的同伦周期为 8在物理意义上同伦的概念可以和性质相似等同。多偅复数是现代数学和物理学体系的演绎和发展通过对多重复数的深入 研究可以进一步揭示客观世界的更深层的规律,直到普朗克尺度甚至超越普朗克尺度。

在此我们称minon为宇宙最小基本能量单元与此能量对应的最小物质单元质量m0=h-bar/(max delta T*C^2)。我们可以确定现行宇宙的最小能量质量單元远比普朗克常数还小很多个数量级(18个数量级)

我们还提出了在复数空间,引入保形变换1/Z^n将其点外开放半球变换到点内闭合半球,陰阳平衡合二为一,从此宇宙成为有限的统一的整体。类似于将“柯召-魏时珍猜想”应用于物质的底层直到宇宙最小能量、最小质量、最小空间单位。

今天在中国更加重视基础理论创新的时代我们应该推出我们中国特色的基础理论,我们可以推出有中国自己特色的基础理论我们必将让世界为之动容、折服。

[1]虞涵棋霍金生前最后一篇论文发表:平行宇宙没那么多,科学网2018年5月3日;
[2][英]罗杰?彭罗斯,宇宙的轮回湖南科技出版社,李泳译2015年;
[3]孔少峰、王德奎,求衡论—庞加莱猜想应用四川科学技术出版社,2007年;
[4][日]福田伊佐央超弦理论:最有希望成为统一解释中各种物质与力的终极理论,科学世界2017年第8期,魏俊霞等译
[5]王德奎,三旋理论初探四川科学技術出版社,2002年;
[6]王德奎解读《时间简史》,天津古籍出版社2003年;
[7] 陈超,量子引力研究简史环球科学,2012年第7期;
[8][英]史蒂芬?霍金罗傑?彭罗斯,时空本性湖南科技出版社,杜欣欣、吴忠超译2007年。

[9]李小坚龚学时空与物质粒子的关系,  

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