大爆炸理論的總時空奇點是否必須存在?上帝擲色子的數理之爭3-1

基於大爆炸理論物理假說的總時空奇點是否必須存在?

這是愛因斯坦、霍金一樣的物理學家一直在考慮,一直無法驗證的一個問題。也就他倆基於西式宗教文化底蘊比喻式的爭論主題--“上帝是否擲色子”的問題。

由於沒有切實的直接證據,結論當然是未果。儘管現在霍金的表達基於混沌數學數理,更具數理優勢一些。

當然,這場文化比賽,霍金佔了數學發展的便宜。愛因斯坦的年代,現代意義的分形數學、混沌數學還尚未產生。人們還習慣於用決定論的數學方法來解決除了當時認為的概率數學體系之外的所有問題。

而當時認為的概率數學中的一部分,實際是後來產生的現代分形數學、混沌數學意義的。對於我們所處的這個總時空這種尺度級別,愛因斯坦對於其是否具有決定性的結果,猶豫了。所以他提出了“上帝是否擲色子”的疑問。這是自問不自答的猶豫。這種猶豫是正確的,儘管他當時由於這方面數學還未發展出來,無法說出其數理原因。

基於決定性的數理邏輯,基於相對論的彎曲時空的極限表達,才能推導出我們這個總時空曾經奇點的數理假說。

至少,愛因斯坦在猶豫,這個總時空奇點是否必須存在?


大爆炸理論的總時空奇點是否必須存在?上帝擲色子的數理之爭3-1

對於我們這個總時空奇點,愛因斯坦的猶豫

基於相對論這種具有決定性意義的模型的推理,我們所處的總時空應該也是符合相對論的,但是已觀測的大尺度的混亂與均一性,讓愛因斯坦遲疑。這不是通常的、傳統的決定性數學體系的特徵。

這個問題直到數學發展出來現代意義的分形數學、混沌數學才得以數理解決。

對於一個特定的,具有單一的分形吸引子特徵的分形體系,其結果可以是決定性意義的,可以是混沌的。(什麼條件是決定性體系意義的?什麼條件是混沌體系意義的?後文討論這個數學部分。現代數學尚未明確表達這個區分條件,筆者提出了一類可以成立的區分條件。)而這種基於決定性數學模型的混沌體系的結果酷似隨機體系的結果。在這種混沌中,可以找到決定性的函數表達--分形吸引子。

也就是相對論的彎曲時空可以作為決定性的分形吸引子,但其結果可以是決定性的,也可以是混沌性的。這是選擇題。


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奇點可以存在的數理推理概率

方案一、如果我們所處的總時空是具有絕對性意義的體系,那麼總時空奇點數理性存在,或者存在虛擬奇點引力中心。也就是即便如此,存在總時空奇點的理論概率也是50%。

方案二、如果我們這個總時空是特定的分形混沌意義的,且分形吸引子幾何結構可以不同(例如圓周運動、雙星運動、8字運動等兩體運動動態解,其代數意義的函數分形吸引子的引力結果是一致的,但幾何結構並不同。),總時空奇點數理上可以存在,可以不存在。奇點存在的理論概率小於50%。

方案三、如果我們這個總時空是隨機意義的,奇點可以理論上無需存在。但是由於相對論已經在局部大尺度空間驗證成立,這種可能性被數理性的排除掉。

奇點可以存在或不存在的原因就如同黑洞意義的引力奇點,如果它不存在,還可以是一個虛擬意義的引力中心,而非實體。(下文連載會具體討論這種差別。)


大爆炸理論的總時空奇點是否必須存在?上帝擲色子的數理之爭3-1

霍金做這道選擇題的答案傾向於第二種方案,但未考慮分形吸引子幾何結構可以不同

基於這種在愛因斯坦之後現代數學發展的前提,霍金提出了假設總時空是基於混沌數學體系的表達。“宇宙的產生無需原動力。上帝擲色子,而且甚至不知道把色子擲到哪裡去了。”

大爆炸理論假說並未闡述大爆炸的理由或者說爆炸的運作機制,那麼就會產生有一個外因或者內因導致大爆炸的數理聯想。(筆者的雙臂螺旋時空方案是內因機制的。)當然,西方對這個外因的非物理表達就是上帝之手的作用。內因現在在尋求量子理論的解釋方案,眾說紛紜。

而霍金基於混沌體系的前提假設,表達出宇宙(實際說的還是我們這個總時空)的產生不用外力,但是內因不清楚。同時,結果是酷似隨機性的結果。(筆者的雙臂螺旋時空機制是內因性的,大尺度結果陷於混沌)

愛因斯坦對我們這個總時空的整體機制的決定性的猶豫,以及霍金表達的混沌性,都是基於數理前提的思考。也就是我們必須拿出切實證據,才能證明我們這個總時空到底是混沌性的,還是決定性的。這至少會開始逼近奇點是否曾經存在的答案。

而尷尬的是,如果相對論是正確的,我們只能觀測到我們這個總時空的局部!不能以局部的觀測結果來證明總時空的混沌性或者決定性。而我們這個總時空的奇點,我們未有直接證明的證據或者決定性的間接證明證據。

也就是這個“上帝擲色子”的物理比喻問題依然在等待驗證結果和證據來提供答案,依然並未有結論。

筆者更傾向於霍金的結論,同時,筆者提出了奇點爆炸不需要外力的內因理論假說模型。(這個連載會很長,至少可能會涉及近百年天文學一半的內容。)當然,待驗證。


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終極思考的物理與數理哲學的關係

對於這種上帝擲色子式的物理比喻,中國人會說無極生萬變、或者萬道歸一、佛祖在前面等待式的表達。文化習慣不同,但都是這種數理文化式的終極思考。研究物理研究到這份上,自然也就必須要面臨實證的拷問了,

因為這種內容會影響到哲學中的數理哲學部分。

這個總時空奇點,現在處於通常說的無法證實,無法證偽階段。誰堅信並沒有用,並不能代表這個理論的正確與否,也不能確保這個總奇點的存在與不存在。很多年以前幾乎所有智者都認為地心說是正確的,而現在,據傳說是很多科學家都認同這個理論。

這個比對方式,會讓奇點這個觀點很不樂觀。但實際上並非如此,據傳說的言論僅僅是喜好這個理論者忽悠的託詞而已。沒有證據的肯定,不叫忽悠叫什麼?不存在總時空奇點的假說也是有的,僅僅是影響面較小。哥白尼提出日心說的時候,影響面更小,當時沒有網絡。當然,現在至少是銀河系中心說了。

筆者並不清楚總星系、超總星系中心說的驗證情況。至於超總星系群運動的傾向性的證實,也未見。因為這個傾向性可以間接證實總時空奇點曾經存在。可惜,這個證據也未發現。因為看出超總星系群的運動傾向,至少需要幾億年的連續觀測數據。我們現在通常基於線速度的方向畫出星系的近似運動方向,但要表達運動的實際傾向,需要角速度方向變化的依據。而我們最多有不到一百年的現代意義的觀測數據,對於星系運動而言,看不出角速度的方向差別。

用這種方法雖然可以確定性的間接驗證奇點曾經的存在,可惜需要等個至少上億年或更多年吧。


大爆炸理論的總時空奇點是否必須存在?上帝擲色子的數理之爭3-1

下文連載解讀黑洞的間接驗證方法。基於現有理論以及觀測證據,繼續分析奇點可以存在或者不存在的理由。之後再細節解釋筆者的雙臂螺旋時空數理方案。

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