《思维的跨越 宇宙的物理高维时空》绪论.doc

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1、思维的跨越 宇宙的物理高维时空绪论思维的跨越 宇宙的物理高维时空绪论 2011年07月24日思维的跨越宇宙的物理高维时空绪论 我们看见一个蓝色的杯子放在那里，于是我们闭上眼睛，思维一下，那个蓝色的杯子还是那个样子的放在那里吗 现代物理知识告诉我们，那是一团处于波函数的量子态的微观量子集合，在人们去观察它的时候，在人的意识反映中呈现出蓝色杯子的状态。超弦理论认为是十维的弦的不同频率振动的音符，而被人的感官意识反映成为了三维蓝色杯子的实体状态，而大于三维的其它维度因为尺寸太小而向着表面时空卷曲了。 在更通俗的物理知识中，人们承认世界并不存在颜色，而存在不同频率的光波，是我们的感觉和意识将一定频率范

2、围内的光波反映成了颜色；同样，也能够粗略地理解成那是一团无规则运动的分子集合、或者是一团处于量子态的微观粒子集合、或者是量子力学中的波函数的存在，也同样由人们的感觉和意识将它们反映成为了实体杯子的存在状态。所以，现在当我们闭上眼睛的时候，我们还能认为先前看见的那个蓝色的杯子还是那个样子的存在那里吗？所以，人的感觉意识中的客体存在内容，与理性物理中的客体的存在内容，是不同的，因而也是是不对称的。 人们喜欢思考空间的问题：一维的直线扭曲能够成为二维曲线；二维的平面扭曲而成为三维的曲面。空间维的奇妙变换让人们好奇，那么，三维的立体向着更高维的四维空间的扭曲又会是怎么样的表现状态呢？会有高于三维的四维

3、空间存在吗？它会是什么样的空间状态呢？ 人的眼睛能看见三维的立体、三维的实体，能反映三维实体在时间中运动的过程和状态，而形成根深蒂固的三维立体观和四维运动的观念。人依照三维立体和时间结合的四维时空观念，制造出了能够反映四维实体运动功能的仪器、设备；人的思维、意识能够不断的分析三维实体的运动，不断修正公式，不断升级仪器的结构功能，促进人们在不同的条件下对事物的认识内容的深入、相互矛盾、丰富多彩等，也体现认识的不断进步。当然也影响了人们对物理、时空、生命和世界的认识内容。 在人们普遍的观念中，这个蓝色的杯子只能是三维的，除了时间维之外，其它的高维都如超弦理论所认为的那样由于尺寸太小，所以相对于人所

4、在的表面时空而卷曲了。然而我们发现，如果没有了构成实体杯子的分子、原子、原子核和电子、质子和中子、以及中微子、夸克等不同层次的微观粒子的时空结构和质量的形成存在，还会有一定重量、强度的蓝色的杯子存在吗？这些构成实体杯子的分子、原子、原子核和电子、质子和中子、以及中微子、夸克等不同层次的微观粒子的时空结构和质量的存在，就必然包含在这个实体杯子的存在中。而三维的时空内涵，因为不能反映出这些物理结构和性质的存在内涵，所以人们就可以认为所看见的带有物理属性的蓝色杯子，就体现高于三维立体的存在内容，是我们的眼睛功能和固有的三维时空观念将它局限成为了三维的立体存在内容。那么，高于三维立体的维度和时空在哪里

5、呢？它们是如何存在？又是如何投影到我们的表面时空中来的呢？这就是本书要展开讨论的内容，在找出人们的思维误区和固有观念所造成的局限后，揭示出早已经存在于人们的表面时空的高维时空的状态内容，揭示出理性与直观相统一的物理高维时空的内涵，并将人们的思维想象极限不断的向前推进。 爱因斯坦的相对论实现了时间和空间的统一，以前在牛顿力学中认为可以彼此独立存在的时间和空间，被统一成为了一个相互联系的整体，成为时空的整体存在而被人普遍接受。爱因斯坦认为在引力场作用下，时间会变慢，时空会弯曲。认为太阳引力场所构成的弯曲时空，导致行星以弯曲的椭圆轨道绕太阳运行；那么，核外电子以弯曲的轨道绕原子核运动，是否也体现原子

6、核所构成的时空是弯曲的？原子核内部强大的场是否导致原子核时空是弯曲的，从而导致核外电子绕原子核运动的轨道呈现弯曲的状态？ 我们所看见的蓝色杯子，包括它内部的分子、原子、原子核和电子、质子和中子等实体粒子存在内容，是否是因为包含和体现这样的弯曲时空，才能够形成实体粒子的时空状态和质量状态呢？是否因此才能够被人们认识反映成为实体粒子呢？ 古代的人会认为蓝色杯子是物质的，牛顿用质量来表示物体所含物质的多少。而爱因斯坦的相对论认为质量和能量存在一定联系，并在核爆炸中展示了部分质量变成能量的巨大威力。质量与物体的存在不再是恒定的物质属性和物质基础的标志，而是能量凝聚的标志了。 所以，随着科学发现的深入，

7、我们的思考也会越多：日常生活中只存在四维时空的事物吗？微观与宏观在宇宙几何与物理现象中是相互脱节的吗？能量为什么能够凝聚为微观粒子的质量？高维时空真的相对于表面时空而卷曲了吗，还是已经存在于表面时空中了呢？如果存在，高维时空是如何以物理方式存在于表面时空中的？人的思维为什么能够认识超过四维的时空内容？物理的低维的弦能够演化出高维时空的内容来吗？生命仅仅是低维的四维时空中微观粒子建构的闹剧、相互作用的产物吗？如何用更新的物理观念来认识人和生命现象呢？在科学发展的过程中，人们所熟视无睹的固有时空观念和常识是否已经在制约着人们对时空和世界的进一步认识？ 艾伦古思（Alan Guth）是美国著名物理学

8、家，1981年提出暴涨理论，来解决标准宇宙模型里面的很多问题。欧洲法国瑞士边界的大型强子对撞机，可产生高达10万亿度的高温，科学家试图通过来模拟大爆炸来认识时空、宇宙。 弦理论将弦看作是物质组成的最基本单元，所有的粒子如电子、光子、中微子和夸克都是弦的不同振动激发态的呈现。弦理论认为，宇宙空间是十维的中，但日常生活中只能感知四维空间，另外六维空间向着表面时空而卷曲了。卡拉比-邱成栋六维拓扑空间是零维的点空间，正好与弦理论的六维卷曲的维度结合，丘成桐认为如果这些空间真正模拟了弦理论所需要的那六维空间，那么它们将有助于我们推导出隐藏在宇宙中的几何学和物理定律。 膜理论认为真空具有零点能，当温度为绝

9、对零度的时候，空间依然富含能量；真空里面自动产生的一个大气泡，量子泡沫产生波动的玄，到亚原子粒子最后形成了三维的宇宙。霍金提出果壳里面的宇宙这样的思想，倾向于用二维的表面来表现三维空间的信息。 统一弱相互作用与电磁相互作用的理论贡献者之一的史蒂芬温伯格（Steven Weinberg）认为必须从基本粒子物理学来构建人们的人生观、世界观，提出微观统一宏观的思想，甚至认为人类社会即使是微观粒子构建的闹剧。 霍金（Stephen William Hawking）的新书大设计包括了以无边界量子宇宙学和M理论为主体的思想，认同了平行宇宙以及多历史观的理念。 霍金甚至于认为，观察者对宇宙的存在有决定性的影

10、响，而非过去认为的即使没有观察者，宇宙依然如此。 超弦理论的奠基者之一的加来道雄（MichioKaku）博士认为，把量子理论用于宇宙学，平行宇宙是必然的结果。 M理论的提出者威腾（Edward Witten）试图利用超对称性来思考多维空间的问题。 他们的观点各有千秋，本书也会阐述新的观点：量子力学的函数波与光子因为在微观场的弯曲时空中的存在状态，才能够凝聚成微观粒子的质量内容和在它被观察是呈现微观粒子的状态；蓝色杯子的物理状态是微观的弯曲时空沿着高于四维时空中的分维积聚到表面时空而形成的；本书也会阐述超过四维时空的大尺度的物理维度和高维时空在人们熟视无睹的日常现象、物理现象中的存在状态和内容，

11、以及它们被人们的固有观念所忽略的原因。 人们都理解低维时空的生物是难以理解高维时空的存在内容的，低维时空的生物看高维时空的存在内容都会看成低维时空的碎片。然而都承认人的思维能够理解、认识高维时空、甚至于十维时空的存在内容，说明了人的思维高于十维的时空存在。然而，人们为什么认为在日常生活中却看不见高于四维时空的存在呢？这不矛盾了吗？高维时空的存在内容也许早已经投影到众多复杂的物理现象、生命现象中来了，而被人们固有的观念给制约了、忽略了、熟视无睹了。所以，这正是本书所要涉及、突破的关键问题。在纠正、超越人们固有的观念局限的同时，论述物理的高维时空如何存在于人们的日常生活与表面时空中，达到物理时空的

12、理性认识与直观的统一。以及人们如何在三维立体、四维时空的观念中，将高维事物的整体认识成为了三维的微观粒子和二维膜的碎片。 现代物理学目前所能实证的时空是三维立体空间加上时间维，以现有的物理研究所体现出来内容来看，无论其自称能够设想多少维度，其实都是对已有的物理四维时空的演绎，其思维并未超出物理四维时空的观念束缚和时空想象。而要突破固有的三维立体、四维时空的观念，超越四维的眼睛的功能局限，而认识这些杂乱的物理现象后面所蕴涵的更高维的物理时空，就需要依靠人们的理性和思维，需要突破人们固有的时空观念的局限、发展人们的思维想象力了。 对更高维的时空存在该如何去认识呢？本书将揭示人们所面对物质、粒子的高

13、维物理时空的存在积聚与内涵；展示从相对论的弯曲时空、物理的微观粒子、物体的相互作用和能量的转化过程、系统、生命到思想、信息之间的深刻联系，以及所展示出的高维时空的存在、演化过程；不同物理维度的各种时空存在与演化、相互作用的过程，演绎出从人的生命存在到微观粒子的时空存在之间的相互作用的丰富多彩的物理现象。以前却被人们固有的三维眼睛功能、三维立体观念和制造的三维仪器当作四维时空的存在内容来处理、认识；将物理高维时空的内容当作物理低维时空来认识、分解、低维化，因而造成了人们所认识的物理现象的杂乱与混乱。 在过去的物理学研究中，似乎四维的物体运动和规律与人高级的生命存在内容和规律之间相距甚远，难以找到

14、它们之间的内在联系和共同的内容，被人的观念和思想局限分割在不同的研究领域中，并将高维的时空存在当作低维的三维微观粒子的存在来解释和寻找真相。然而，随着系统论、信息论、控制论的兴起，也随着生命科学、细胞基因学科的发展，以及量子力学的信息和相对论的时空思想、质能关系的深入认识，人们不仅能够用整体和系统的观念来认识事物、物理和生命的存在，而且能够找到四维物理现象与高级生命之间的越来越深刻的联系、越来越共同的内容，如：信息、能量、时空的存在和相互传递、转换的过程。当然也深化了对信息、能量、时空的认识内涵。为我们的思维突破固有的四维时空观的内容和局限，找到时空与维的深刻内涵，找到时空的存在和演化方向，找

15、到高维时空向着低维时空的投影内容和被低维化的原因，奠定了思想基础和思维力量。从而实现了低维的四维时空的物理现象与高维的人的生命内涵之间的联系和时空统一，将人们对时空和维的内涵的认识提升到了一个新的境界。各种复杂的物理现象、生命现象，在高维时空中得到了更理性的统一。在统一的宇宙中，人与自然都统一在这个宇宙的高维时空的存在中了。 本书所阐述涉及的不是纯数学的高维时空，而是以日常生活、物理实践、物质能量、系统整体、时空演化为基础的物理高维时空，体现理性思维与直观相统一的物理高维时空。宇宙的高维并没有如弦理论所认为的那样向着人所在的表面时空卷曲，而是积聚和投影在了表面时空中，构成了表面各种物理现象、相

16、互作用过程、生命演化的发展过程。宇宙中更高维的时空通过它的高级的物质能量系统的时空存在，即人体系统的高级物质能量系统向着人所在的表面时空而积聚和投影过来，呈现和展现出它的深刻时空内涵。 人的生命作为宇宙中的物质能量的高级存在形式，体现着宇宙高维、高级的时空存在。所以，当更高维的时空体现人的生命存在，指向人的道德、心性、意识等的高级存在内涵的时候，物理学也就实现了人本主义的回归，体现出物理学的发展目的和意义了，并实现了人与自然的有机统一。 从另外一个方面来讲，人为什么能够感觉四维、理解四维？思考五维甚至于更高维的时空？就体现人的生命和思维的时空内涵远远高于这些维数的时空存在、高于一维的弦、二维膜、三维的微观粒子的时空存在。从而实现了维的内涵、思维、物理状态在高维时空中的统一。 在本书中人们将体会众多学科的奇妙的融合，体会跨越多维时空的思维力量，体会我们表面时空中所熟视无睹的现象和困惑后面那豁然开朗的思维魅力，在将人们的想象力推向一个新的高度的同时，去感受一个理性与直观相结合的宇宙的物理高维时空，去感受一个熟悉而又全新的物理高维时空、生命、宇宙的存在内涵。 下面，就让我们一起展开思维的旅程，感受不断超越固有观念、跨越多维时空的思维过程，去认识宇宙、时空和生命的美妙内涵吧。