大爆炸理论的总时空奇点是否必须存在?上帝掷色子的数理之争3-1

基于大爆炸理论物理假说的总时空奇点是否必须存在?

这是爱因斯坦、霍金一样的物理学家一直在考虑,一直无法验证的一个问题。也就他俩基于西式宗教文化底蕴比喻式的争论主题--“上帝是否掷色子”的问题。

由于没有切实的直接证据,结论当然是未果。尽管现在霍金的表达基于混沌数学数理,更具数理优势一些。

当然,这场文化比赛,霍金占了数学发展的便宜。爱因斯坦的年代,现代意义的分形数学、混沌数学还尚未产生。人们还习惯于用决定论的数学方法来解决除了当时认为的概率数学体系之外的所有问题。

而当时认为的概率数学中的一部分,实际是后来产生的现代分形数学、混沌数学意义的。对于我们所处的这个总时空这种尺度级别,爱因斯坦对于其是否具有决定性的结果,犹豫了。所以他提出了“上帝是否掷色子”的疑问。这是自问不自答的犹豫。这种犹豫是正确的,尽管他当时由于这方面数学还未发展出来,无法说出其数理原因。

基于决定性的数理逻辑,基于相对论的弯曲时空的极限表达,才能推导出我们这个总时空曾经奇点的数理假说。

至少,爱因斯坦在犹豫,这个总时空奇点是否必须存在?


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对于我们这个总时空奇点,爱因斯坦的犹豫

基于相对论这种具有决定性意义的模型的推理,我们所处的总时空应该也是符合相对论的,但是已观测的大尺度的混乱与均一性,让爱因斯坦迟疑。这不是通常的、传统的决定性数学体系的特征。

这个问题直到数学发展出来现代意义的分形数学、混沌数学才得以数理解决。

对于一个特定的,具有单一的分形吸引子特征的分形体系,其结果可以是决定性意义的,可以是混沌的。(什么条件是决定性体系意义的?什么条件是混沌体系意义的?后文讨论这个数学部分。现代数学尚未明确表达这个区分条件,笔者提出了一类可以成立的区分条件。)而这种基于决定性数学模型的混沌体系的结果酷似随机体系的结果。在这种混沌中,可以找到决定性的函数表达--分形吸引子。

也就是相对论的弯曲时空可以作为决定性的分形吸引子,但其结果可以是决定性的,也可以是混沌性的。这是选择题。


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奇点可以存在的数理推理概率

方案一、如果我们所处的总时空是具有绝对性意义的体系,那么总时空奇点数理性存在,或者存在虚拟奇点引力中心。也就是即便如此,存在总时空奇点的理论概率也是50%。

方案二、如果我们这个总时空是特定的分形混沌意义的,且分形吸引子几何结构可以不同(例如圆周运动、双星运动、8字运动等两体运动动态解,其代数意义的函数分形吸引子的引力结果是一致的,但几何结构并不同。),总时空奇点数理上可以存在,可以不存在。奇点存在的理论概率小于50%。

方案三、如果我们这个总时空是随机意义的,奇点可以理论上无需存在。但是由于相对论已经在局部大尺度空间验证成立,这种可能性被数理性的排除掉。

奇点可以存在或不存在的原因就如同黑洞意义的引力奇点,如果它不存在,还可以是一个虚拟意义的引力中心,而非实体。(下文连载会具体讨论这种差别。)


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霍金做这道选择题的答案倾向于第二种方案,但未考虑分形吸引子几何结构可以不同

基于这种在爱因斯坦之后现代数学发展的前提,霍金提出了假设总时空是基于混沌数学体系的表达。“宇宙的产生无需原动力。上帝掷色子,而且甚至不知道把色子掷到哪里去了。”

大爆炸理论假说并未阐述大爆炸的理由或者说爆炸的运作机制,那么就会产生有一个外因或者内因导致大爆炸的数理联想。(笔者的双臂螺旋时空方案是内因机制的。)当然,西方对这个外因的非物理表达就是上帝之手的作用。内因现在在寻求量子理论的解释方案,众说纷纭。

而霍金基于混沌体系的前提假设,表达出宇宙(实际说的还是我们这个总时空)的产生不用外力,但是内因不清楚。同时,结果是酷似随机性的结果。(笔者的双臂螺旋时空机制是内因性的,大尺度结果陷于混沌)

爱因斯坦对我们这个总时空的整体机制的决定性的犹豫,以及霍金表达的混沌性,都是基于数理前提的思考。也就是我们必须拿出切实证据,才能证明我们这个总时空到底是混沌性的,还是决定性的。这至少会开始逼近奇点是否曾经存在的答案。

而尴尬的是,如果相对论是正确的,我们只能观测到我们这个总时空的局部!不能以局部的观测结果来证明总时空的混沌性或者决定性。而我们这个总时空的奇点,我们未有直接证明的证据或者决定性的间接证明证据。

也就是这个“上帝掷色子”的物理比喻问题依然在等待验证结果和证据来提供答案,依然并未有结论。

笔者更倾向于霍金的结论,同时,笔者提出了奇点爆炸不需要外力的内因理论假说模型。(这个连载会很长,至少可能会涉及近百年天文学一半的内容。)当然,待验证。


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终极思考的物理与数理哲学的关系

对于这种上帝掷色子式的物理比喻,中国人会说无极生万变、或者万道归一、佛祖在前面等待式的表达。文化习惯不同,但都是这种数理文化式的终极思考。研究物理研究到这份上,自然也就必须要面临实证的拷问了,

因为这种内容会影响到哲学中的数理哲学部分。

这个总时空奇点,现在处于通常说的无法证实,无法证伪阶段。谁坚信并没有用,并不能代表这个理论的正确与否,也不能确保这个总奇点的存在与不存在。很多年以前几乎所有智者都认为地心说是正确的,而现在,据传说是很多科学家都认同这个理论。

这个比对方式,会让奇点这个观点很不乐观。但实际上并非如此,据传说的言论仅仅是喜好这个理论者忽悠的托词而已。没有证据的肯定,不叫忽悠叫什么?不存在总时空奇点的假说也是有的,仅仅是影响面较小。哥白尼提出日心说的时候,影响面更小,当时没有网络。当然,现在至少是银河系中心说了。

笔者并不清楚总星系、超总星系中心说的验证情况。至于超总星系群运动的倾向性的证实,也未见。因为这个倾向性可以间接证实总时空奇点曾经存在。可惜,这个证据也未发现。因为看出超总星系群的运动倾向,至少需要几亿年的连续观测数据。我们现在通常基于线速度的方向画出星系的近似运动方向,但要表达运动的实际倾向,需要角速度方向变化的依据。而我们最多有不到一百年的现代意义的观测数据,对于星系运动而言,看不出角速度的方向差别。

用这种方法虽然可以确定性的间接验证奇点曾经的存在,可惜需要等个至少上亿年或更多年吧。


大爆炸理论的总时空奇点是否必须存在?上帝掷色子的数理之争3-1

下文连载解读黑洞的间接验证方法。基于现有理论以及观测证据,继续分析奇点可以存在或者不存在的理由。之后再细节解释笔者的双臂螺旋时空数理方案。

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