物質和能量不平衡的「宇宙學問題」

(1)引力按照萬有引力理論的解釋表現為一種吸引力,而按照廣義相對論的解釋則為一種排斥力或壓力,準確地說,不存在物質質量產生的引力和時空彎曲產生的排斥力或壓力的概念,引力和排斥力或壓力僅僅是時空彎曲產生的效應,地球繞太陽旋轉反映了大質量的太陽對周圍時空產生了“閉合圓圈”形狀的彎曲,地球在太陽周圍彎曲的時空中沿著太陽轉動。引力是一個經典物理學的概念,我們在牛頓物理學的概念上使用引力的術語,而在內心中應該意識到萬有引力更接近一種“萬有斥力”或“萬有壓力”的概念,時空彎曲彷彿對地球形成了一種“排斥力”或“壓力”。可以將愛因斯坦的時空彎曲效應理解為“萬有斥力”或“萬有壓力”,地球在太陽質量彎曲的時空範圍“感受”到壓力的作用,同樣,周圍時空的彎曲對太陽自身的球狀物質產生了向內的壓力,當這種內在的壓力足夠大時,太陽內氫原子物質核聚變反應產生的向外輻射壓力不足以抗衡太陽經受的向內的時空彎曲壓力,太陽將會在坍塌作用下轉變為一顆白矮星,更大質量的恆星通常以超新星暴的形式轉變為一顆中子星、一個宇宙中最強大的天體——黑洞。引力場實際上是一個壓力場,地球和太陽自身在“時空壓力場”的作用下形成一個近乎圓形的天體。將愛因斯坦廣義相對論理解為“萬有斥力”或“萬有壓力”理論,我們以此可以看清楚廣義相對論和萬有引力理論的差別。

物質和能量不平衡的“宇宙學問題”

(2)可以將物質不滅定律描述為物質的轉化和守恆定律,這種描述對應了能量的轉化和守恆定律,物質不滅定律等效於能量的轉化和守恆定律,或者物質和能量的轉化和守恆定律符合哲學守恆論的“等效原理”。物質和能量是自然存在的兩個方面,物質可以存在於能量之中,能量可以存在於物質之中,地球似乎更多地以物質的形式存在,而太陽似乎更多地以能量的形式存在,在地球的內部包含了大量不同形態的能量,在太陽的內部存在大量等離子體形態的物質。科學家主要關注宇宙中物質和反物質的不平衡,在我們“失去記憶”的宇宙存在“迷失的反物質”謎題,自從狄拉克提出了“反物質猜想”或“狄拉克猜想”,安德森驗證了反物質粒子的存在之後,宇宙物理學家、或宇宙粒子物理學家陷入了一場“宇宙學的危機”,究竟存在什麼樣的量子物理學和天體物理學的機制,使得我們可以解釋反物質的“丟失”現象?也許反物質在“反向奔跑”中進入到另一個宇宙,那是一個由反物質構成的宇宙、或“反宇宙”、“鏡像宇宙”,我們驚奇地發現:從“迷失的反物質”猜想可以推導一個平行宇宙的存在,就像從一個有限宇宙的大爆炸理論可以推導一個平行宇宙的存在一樣,或者從黑洞和黑洞、黑洞和“白洞”的“串聯”可以推測一個平行宇宙的存在,我們因此發現了一個有趣的規律:從反物質理論推導的平行宇宙和從宇宙大爆炸理論、黑洞理論推導的平行宇宙符合宇宙多重論的“等效原理”。

物質和能量不平衡的“宇宙學問題”

(3)宇宙哲學的“等效原理”有類型和屬性的劃分,像物質和能量存在性和相互轉化性的“等效原理”屬於基礎性、具有“決定論”影響的科學哲學原理。愛因斯坦和在他之前的物理學家發現了物質和能量的“等價關係”,探討了物質和能量的相互轉化,只是沒有將這種等價關係描述為科學哲學的“等效原理”。物理學的“等效原理”首先由意大利物理學家、天文學家伽利略發現,伽利略既是現代物理學之父,也是現代天文學之父,物理學和天文學的融合符合科學轉換論的“等效原理”,經過伽利略的“串聯”和“嫁接”,物理學和天文學開始了漫長的“聯姻之旅”,它們之間的密切聯繫在牛頓和愛因斯坦時代達到了高峰,可以說牛頓發現了力和物體運動的聯繫,發現了引力現象和引力定律,這些都不是為了人類工程實踐的目的,人們只是後來發現經典物理學可以用在機器製造和房屋建造等的工程方面,同樣,愛因斯坦發現了光速條件下的物體運動理論,創立了“引力新論”,這些都不是為了校準地球和衛星上微小的時間差異,人們只是後來發現相對論可以用在衛星導航和衛星軌道的精確計算方面。伽利略在比薩斜塔進行的自由落體實驗中發現了物理學的“等效原理”,牛頓和愛因斯坦都巧妙地應用了“引力質量”等效於“慣性質量”的等效原理。牛頓發現了兩種物理學概念的“等效原理”,一種是在地球圍繞太陽的旋轉中,地球在慣性力的作用下之所以沒有飛出地球,這是因為地球受到的慣性力和受到的引力方向相反、大小相等,而引力質量和慣性質量相等說明了慣性力大小等於引力;另一種是人離不開地球和地球離不開太陽的原因相同,牛頓實際上發現了在地球和在星球上發生的物理學規律具有等效關係,牛頓以此將上帝“請出了天國”,但是,晚年的牛頓又將上帝“請回了天國”,也許晚年的牛頓發現了引力理論的某種缺陷,愛因斯坦從中成功地改造了牛頓的萬有引力理論。

物質和能量不平衡的“宇宙學問題”

(4)物理學家不能解釋宇宙中物質和反物質數量的極度失衡,反物質佔到整個普通物質數量的不到百分之一、甚至不到千分之一、萬分之一。物理學家未必能夠解釋更為簡單的物質和能量極度不平衡的問題,我們看到的月球和地球一類由物質構成的星球只佔宇宙可見成分的百分之一以下,絕大部分的宇宙可見成分為能量和能量態的物質,太陽和其它恆星實際上是一種能量態物質,恆星周圍的熱熔態物質也是如此,比如:太陽佔到太陽系整個物質總量的百分之九十九以上,而太陽是處於物質和能量之間形態的“物能體”,它不是一種固態、液態和氣態的普通物質,而是一種能量態的物質。物質並不是自然存在、或宇宙生存的主要形式,能量的存在更為普遍,我們主張現代哲學的“唯能主義”,重新理解哲學“唯物主義”的概念。“唯物主義”和引力的概念都含有某種“誤讀”和錯誤的含義,我們可以在經典物理學和經典哲學的概念上使用這些術語,只是不要忘記這些“約定俗成”的用語具有了現代物理學和現代哲學的內涵。就像社會哲學受到人們歷史實踐的影響一樣,自然哲學受到人們科學實驗的影響,或者歷史活動對社會哲學的影響和科學活動對自然哲學的影響符合哲學效用論的“等效原理”。從表面上看,物理學家似乎能夠解釋宇宙中物質和能量的不平衡問題,而從本質上看,物理學家並未徹底揭示物質和能量在宇宙分佈的不平衡,就像他們不能解釋宇宙中物質和反物質的不平衡一樣,兩者認識論關係的等效性反映了認識論哲學“廣義測不準原理”的約束。

物質和能量不平衡的“宇宙學問題”

(5)愛因斯坦實際上將物質和能量看成是一種“無差異物質”和“無差異能量”,然而,無差異的物質形態和無差異的能量形態在宇宙中是不存在的,這不是“愛因斯坦的錯”,而是反映了科學家的一種高度抽象的物理研究方法,從伽利略時代以來的物理學家在研究物體的運動和力學性質時近似地將物體和天體看成是一種無差異性的“剛體”或“彈性體”,牛頓和愛因斯坦在運動學和力學、運動學和力學相結合的動力學研究中不考慮物質和能量自身形態的變化,僅僅考慮“一般物質”或“無差異物質”的各項物理參數的變化,這種“透過現象看本質”的方法抓住了物質運動和力的共同屬性,只用考慮物質對引力、物質對時空彎曲的影響,不用考慮什麼形態的物質和能量對時空彎曲的作用。牛頓和愛因斯坦只考慮了物質和時空產生的引力作用,如果她們有更多的精力來分析引力和時空彎曲對天體物質的“反作用”,那麼他們也許能夠建立一門物質和能量的形態和結構的物理學。天體在自身引力或周圍“時空彎曲”的壓力作用下演變成物質結構和物質密度不同的各類天體。物質和能量的不平衡包括了兩個方面,一個是能量在宇宙成分的佔比遠遠高於物質,物質和反物質在宇宙佔比的不平衡似乎同樣如此;二是物質和能量是自然存在的兩種方式,物質的存在方式產生了引力,而能量的存在方式卻沒有引力作用,用愛因斯坦的語言來描述,即:物質產生了對時空的彎曲,而能量不具有彎曲時空的屬性。

物質和能量不平衡的“宇宙學問題”

(宇哲筆記:鄧如山

時間:2015-3-29)


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