中国自由学者刘敦钰提出新的物理超统一论,有望成为下一个爱因斯坦
大山里的一个家庭最值钱的财产是家里养的一只动物。这只动物是什么呢?家庭成员们却有不同看法。
公公说:这是一只神奇的鹿。
婆婆说:这是一匹矫健的马。
儿媳妇说:啥呀!就是一头蠢驴。
儿子无奈地说:其实,就是一头猪而已。
两个相互矛盾的陈述不能同时为真,真相只有一个;语用一致性(Pragmatic Consistency)即结论不能与真实世界矛盾。这就是逻辑一致性(Logical Consistency)原则。每一个理论应是一个完整的逻辑体系,逻辑链条必须完整自洽,不能有逻辑矛盾和漏洞。
我们生存在同一个宇宙,却有经典物理学、相对论、量子力学和弦理论4套互不相容的理论体系。没有一个理论能够达到自洽解释宇宙所有未解之谜的终极理论的标准,这意味着现有的理论都不完备!无一例外!
量子具有波粒二象性?当弦理论提出后,这个答案就已经过时了。弦理论认为量子既不是粒子也不是波,而是不同振动模式的弦。因此,量子不再具有波粒二象性,而是具有了波、粒、弦三象性。没有人知道量子到底是什么?更谈不上构建一个自洽的逻辑体系!
这是一个知识大爆发的时代,也是一个疑惑丛生的时代。物理理论为解释客观世界而存在,还是为证明一个理论正确而创造一个宇宙来适用这个理论?面对未知的世界,我们依凭什么思想的指引走向未来?
寻找自然的超统一性,一直是物理学家追求的最高目标,也是物理学家梦寐以求的。
170多年前,法拉第认为“物质的力借以表现出来的各种形式,都有一个共同的源。”但他一直都找不到那一个共同的源。
到了20世纪初,爱因斯坦等人企图把电磁场与引力场统一起来,爱因斯坦经过了30多年的努力,所有统一电磁场与引力场的尝试都没有成功,但他坚持不懈直到他的逝世。
爱因斯坦等人还把这种统一理论看作是对物理世界的“终极解释”。有人问过爱因斯坦,他对这种研究投入的巨大努力是否有什么价值,他回答说:“至少我知道有99条路不通。”“我知道成功的机会很小……但是必须做出努力……那是我的职责。”
法拉第、爱因斯坦对自然力的统一性怀有坚强的信念,他们一生始终不渝地为证实各现象之间的普遍联系而努力。虽然经历了多种失败的尝试,可是出于对物质世界的统一和谐的坚定哲学信念和要竭力探求事物内在本质的顽强欲望,爱因斯坦把他的后半生的精力献给了这一事业。在他的深刻思想的影响下,许多物理学家把统一场论作为20世纪物理学的重要研究方向。但因为困难重重看不到希望,不少人放弃了它。
瑞士籍奥地利物理学家泡利也曾尝试着提出几种理论,但都没有任何进展。提起这件事,他曾恼怒地说:“上帝拆散了的东西,谁也不能再把它们组合在一起。”
但是物理学家们真的放弃物理超统一论了吗?答案是否定的。
中国自由学者刘敦钰继承了爱因斯坦的遗志,为了完成“超统一理论”这一科学研究课题,1999年他辞去了公务员,孤身一人从广西北海来到广州,一边打工一边搞研究,但效果不好。
于是,从2000年开始,刘敦钰放弃了所有的工作,闭关3年多,全部致力于建立引力、电磁力、弱力和强力这四个基本相互作用的超统一理论的研究。
他将自己的研究成果写成了一部专著,书名为《寻找自然的终极解释——自然的超统一性原理》(以下简称《原理》),目的是为了让更多的人了解和认识这个未知的宇宙。
图|《寻找自然的终极解释——自然的超统一性原理》刘敦钰著(来源:网络)
《原理》一书本来由“三论”构成,即:一是“基本统一论”,二是“宇宙统一论”,三是“生命统一论”。前面“两论”在《原理》本书中已经完成,“生命统一论”还没有完成。遗憾的是,为了生计,他不得不暂停对“生命统一论”的研究。
很多人将刘敦钰称为中国的爱因斯坦,因为《原理》这本书中所涉及的问题很多,都是当今世界未解的科学难题,如:“以太真的不存在吗?真空有物质吗?宇宙的本原是什么?宇宙从何而来(即宇宙的起源问题)?它的最终归宿在哪里?它的构造又是如何?大爆炸前的奇点是什么?它的空间尺度有多大?宇宙的密度极限是多少?最基本的粒子是什么?什么是暗物质?质量可以量子化吗?宇宙是否存在超高温高密度下的物质态?引力、弱力、电磁力和强力这四种基本力能统一吗?微观的基本粒子和宏观的宇宙能统一吗?电与磁的根源及光的根源是什么?超导的微观物理机制如何?原子结构真实的物理意义真的是像量子力学所描述的那样吗?原子核的结构也真的是像夸克模型所描述的那样吗?”等等。
“自然的超统一性原理”是一种另类的和大胆假设的物理思想,但它没有背离现有的物理学架构,下面是《原理》的部分摘要:
第一部分——基本概念的论述和假设。
从研究真空开始,证明“以太”是可能存在的,所以使“以太”复活了,困扰物理界100多年的“以太”问题,也终于得到了解决,还找到了“以太”的微观结构,提出以太是宇宙的本原。由此,提出了“暗子、光子和反光子是三种本原基本粒子”的假设。还假定:暗子的反粒子是它自身,它具有质量,没有波动性;光子偶素由光子和反光子组成,它们互为反粒子,没有质量,也没有波动性;波动光子是由光子与反光子相互作用而产生的,既具有波动性,又具有粒子性。波动光子通常简称为光,也就是光量子理论所指的光子(能量子),为了将上述假设的不具有波动性的光子区别开来,故称波动光子。波动光子的所有性质与光量子理论所指的具有波粒二象性的光子(能量子)的性质相同。
第二部分——基本统一论。由量子引力理论、量子弱力理论、量子电磁理论、量子强力理论和超统一理论组成。
(3)在量子电磁理论中,发现了电的根源:电是光子偶素极化的结果,即:电是由光子偶素极化而来的光子和反光子产生的,光子显负电性,电量为一个元电荷,反光子显正电性,电量也为一个元电荷。基本电荷的载电体是具有质量的电子,带电体能够束缚量子电荷,使电荷能在自由空间中独立运动。发现了极化的光子偶素是电磁场的微观介质。也发现了“单极电场线具有螺旋量子结构”,即:负电荷的电场线为左螺旋量子结构,正电荷的电场线为右螺旋量子结构。由此,揭示了磁的根源:磁是电荷自旋或电场(单极)旋转运动的结果。在量子电磁理论中,揭示光的本质:“狭义上的光”所指的应该只是波动光子;“广义上的光” 所指的应该是由波动光子和电磁波组成的。根据电磁相互作用的本质和电阻率定律以及量子力学理论,建立了“简并相超导理论”(或称“简并态超导理论”)。这一理论,几乎可以解释目前已发现的所有超导现象。应用这一理论,提出了“简并氢可能存在并具有超导电性”的科学预言。该超导理论和这一科学预言,也许被纽约罗切斯特大学兰加·迪亚斯团队的实验(2020年人类首次发现室温超导体的实验)证明了。根据磁的根源和镜像对称原理,发现原子结构的真实物理意义并非量子力学所认为的那样:是偶然性的,而应该是必然性的。
(5)在超统一理论中,从微观结构上,证明自由空间与非自由空间是统一的;从相互作用的源、量子化的场、量子化的介质、能量转化过程、基本作用力的产生和独立形成过程等方面看,四种基本相互作用是统一的,并且知道弱力、电磁力、强力都源于引力。建立了统一力定律。统一力定律不仅将四种基本相互作用统一,也将宏观与微观统一。在能量的转化过程中,系统内“相关的能量载体”与外界“相关的能量载体”之间,不管是那一种形式的相互作用,都能通过它们相互作用之间的“统一场”传递,它们之间所产生的相互作用力就是统一力。从微观上看,统一力都是通过暗子或光子与反光子这三种基本粒子传递的。根据超统一理论预言:自然顺过程和逆过程的对称性不守恒。
第三部分——宇宙统一论。
建立了大爆炸的统一宇宙模型,这个模型与伽莫夫的大爆炸模型虽然有些相似之处,但从粒子的生成过程看,有着本质的不同,即是以“强电子偶素模型”为基础,特别解释了“为什么上帝偏爱质子?”还预言:“物质与反物质的对称性不守恒”。还重新解释了“宇宙黑体辐射与膨胀”现象。
在宇宙的演化过程中,对宇宙膨胀和黑洞都有新的解释,宇宙膨胀为宇宙软黑体膨胀,黑洞并非无限坍缩。提出了决定宇宙命运的两个定理,即“光宿定理“与“宇宙瘦身定理”。根据这两个定理得出了三个重要结论:(一)宇宙中的质量不可能全部被耗尽;(二)宇宙的光源也不可能会熄灭;(三)宇宙将永远不会静止。这意味着宇宙只有起点,没有终点。从宇宙的本原时代,到宇宙起源,再到宇宙大爆炸,以及宇宙演化和终局,整个过程,统一定律都是适用的,每个过程的空间微观结构与三种本原基本粒子都是统一的,也是自洽的。
“统一物理”的创立,将给人类对大自然的认识又提供了一种新的科学理论,但它可能向经典物理学和现代物理学提出一些新的挑战,也可能对宏观的宇宙世界和微观粒子物理世界出现新的认识上的革命,由此可能会引发一场物理学上革命性的争论。
众所周知,宇宙有四种基本作用力,分别是万有引力,电磁力,弱力和强力,追求四种作用力统一直是科学家的梦想,目前已经完成电磁力,强力和弱力的统一,叫大统一理论,唯独还没有完成引力统一。
爱因斯坦后半生花了三十多年,致力于寻找一种统一的理论来解释所有相互作用,也可以说是解释一切物理现象,因为他认为自然科学中“统一”的概念或许是一个最基本的法则。甚至可说在爱因斯坦的哲学中,“统一”的概念根深蒂固,他深信“自然界应当满足简单性原则”。
从30年代提出相对论后不久,爱因斯坦就着手研究“大统一理论”,试图通过“弱作用,磁场,强作用”的统一思维来简单的解释宇宙,进一步将当时已发现的四种相互作用统一到一个理论框架下,从而找到这四种相互作用产生的根源。这一工作一直到他1955年逝世为止,并几乎耗尽了他后半生的精力,而且统一思维与当时物理学界的主流思想不符,以致于一些科学史学家断言这是爱因斯坦的一大失误。
纵观科学发展史,很少有一种科学理论一提出就是完美的,特别是那些具有革命性的理论,都是在争论中发展和完善的。
中国自由学者刘敦钰之所以被大家认为有望成为下一个爱因斯坦,主要是因为他不仅继承了爱因斯坦的遗志,更是完成了物理超统一理论的研究,并取得了令人振奋的科学成果。
我们这个时代需要能够提出问题的人。提问是非常重要的,就像是我们上学时经常看到的一幅图:
这个白色的圈,表示人类的知识,做学问就是专门研究一个很小的点,使劲钻。
可能从宏观上来看,钻出来的这个点并不起眼,但是这个点是人类全新的知识,它将永远被流传下去。
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