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大结局:深刻理解爱因斯坦场方程的非线性波动

大结局:深刻理解爱因斯坦场方程的非线性波动

作者: 灵遁者国学 | 来源:发表于2017-10-11 14:18 被阅读7次

    第四十一章:深刻理解爱因斯坦场方程的非线性波动

    这一章的开头,我要说:有时候我们不能像数学大师那样,去理解和计算宇宙。因为宇宙比数学大师“精明”的多。这意味着我们应该像孩子那样去理解和计算宇宙,那样我们看到的才是真实的宇宙。

    这一章的内容,与上一章内容《爱因斯坦场方程的推理过程和关于场方程新解的说明》是紧密相连的。

    ·G_uv称为爱因斯坦张量。

    ·R_uv是从黎曼张量缩并而成的里奇张量,代表曲率项,表示空间弯曲程度。

    · R是从里奇张量缩并而成的标量曲率(或里奇数量)

    ·g_uv是从(3+1)维时空的度量张量;

    ·T_uv是能量-动量-应力张量,表示了物质分布和运动状况。

    · G是引力常数,

    · c是真空中光速。

    上面的方程,我们已经知道了是一个二阶非线性偏微分方程。它不同与其他普通方程的地方是它的非线性性质。

    场方程所揭示的是一个高度抽象的宇宙系统方程,那么该怎么去理解它的“非线性波动”,是非常重要的。所以我有必要单独拿出来讲与之相关的描述,来让你认识真实的宇宙。

    在此书的前几章,提到引力场的时候,用引力场海洋来做了例举。说明了一个大系统的初始条件非常复杂,那么他的精确描述就是“不确定性的。”

    爱氏场方程中所包含的每一个方程组,每一个项,每一个项的每一个量,都是层层联系的,共同组成的。时间,物质,能量,动量,引力,引力常数,弯曲,光速,π等等,每一种的东西本质其实我们要追溯,必要还要牵涉到更多的量。

    就像我之前问过大家的:“海洋下一秒的整体波动情况是怎样的?具体波纹图会是咋样的?”

    这个问题是没有办法回答的。而对于宇宙而言,更是这样的。我们知其所然,但不知其所以然。这就是真实的宇宙。

    我这样说不是意味着宇宙不可认识,对于宇宙的认识不可深化,是说我们认识宇宙的方式和角度要巧妙。就好像说我们认识到宇宙的“非线性”性质,本身这就是一种认识。

    我们无法预测海洋的下一秒具体的波纹图,但我们知道了很多洋流性质。知道它们会随着季节有规律性的流动,这就是认识。

    在两个极端的时候,即大宏观系统和量子系统中,两个系统的认识和确定性都是非线性的。这一点量子力学中比较明显,比如量子力学中关于粒子的描述,出现的位置多用概率分布来描述,这也是一种认识。不是说我们一定就要同时测量出粒子的位置和动量。

    我们不是粒子,就无法保证这一点成功【同时准确测量位置和动量】。那么非线性的宇宙意味着什么呢?

    1、首先非线性的宇宙,让我意识到宇宙学原理【其实不是一种客观的原理,是一种观测猜想】是一种趋向,而不是事实。这种趋向的本质是宇宙的无限性。但宇宙的均匀一致性永远不可达到,也正是宇宙的无限性使然。绝对零度不可达到就是最好的佐证。

    2、非线性系统要求系统的每一个点都参与进来,而这个宇宙系统在我看来不是封闭的,是开放的无限的系统。所以对于现实生活各种守恒定律,要和时空去挂钩,也就是和系统本身去挂钩才能解释的通。这个上一章有具体描述。

    3、上一章我们说引力常数是时空弯曲R_uv与能量动量T_uv比值,这是一个定值G。

    这揭示了R_uvT_uv在宇宙中,不能说谁是自变量,谁是因变量。它们是互为变量,互相影响的。这就是非常好解释引力常数,为何是一个定值了。

    无论在哪个引力场,它们的行为总是同步化。比如说能量物质密集的地方时空弯曲程度大,相反则小。小学生都可以理解,4除以4等于1,2处于2也等于1. 就是这个道理!

    这里的1就是它们的比值,是定值。如此广的范围引力常数定值不变,寓意着这是时空性质。而这个常数又叫引力常数,是我们用来测量引力的。所以更印证了我的理论:引力是一种时空性质。不是时空弯曲产生的。

    我们仔细看看这个定值:G=6.67408×10-11N·m2/kg2,这是一个非常小的数字。 这个可以解读为能量分布导致的空弯曲的常数,就是引力常数。

    可为什么它是定值呢?其实就是我上面所说的,能量大的地方,弯曲也大,比值就是不变的。即“变化中的不变”时空性质。但它不变的本质是无论系统是系统的总的能量保持不变。而能量又是时空弯曲的原因,所以它们之间的定值是固定的。

    而且和参考系没有关系,也就是在一切参考系都成立。也是相对性原理的体现。

    但目前的测量还没有更加的精确,就说明这种能量和空间的相互作用是连续的,整个系统也是连续的。所以你要测一个时刻连续的系统,精确的值是很难的。现在已经是很精确了,这不影响我们对系统客观性的认识。

    4、既然宇宙是非线性的开放系统,那么目前的一切观测都代表局域,难言全局。宇宙的开放系统的无限性将使得宇宙膨胀,但宇宙的能量分布不均,不代表全局都在膨胀。还需要进一步的观测佐证来说明。

    由于我们对于宇宙的认识,性质了解不够深入,那么暗物质,暗能量就会成为一厢情愿的“宇宙常数”。

    宇宙的非线性开放系统,会使得宇宙能量扩散。至少目前所观测的数据,我们会得出宇宙平均密度和平均温度都是会下降。但宇宙不会达到热寂。绝对零度也不会达到,原因就是上面说的非线性开放系统的要求。

    5、时间没有起点,时间是一种度量。即使在奇点附近也不会失效。奇点附近时空,能量很大,曲率也很大,光速不能逃逸,光会沿着切线方向不断做圆周运动。但黑洞不是毁灭者的角色,黑洞辐射是存在的。

    写这本书,不是要证明我反对谁的理论,仅仅是在证明我们一直在思考。在人类探索的路上,在认识路上,不是宇宙选择了人类,是人类选择了宇宙。

    也就是说,我们的情有独钟,仅仅是情有独钟。但即使对石头情有独钟,你也会有所收获。这就人类的思维。所以保持情有独钟的人可爱,可敬。

    在我们彼此相爱的路上,永远不会缺少孤独。在孤独的路上,我们不会缺少想象。我在看到的基础上去想象这个世界,这个宇宙。当我在恰当的时候,也找一个地方钻到土里的时候,和尘埃一样的时候,在我的旁边如果也能有一株小草,一棵大树,翠绿的耀眼,我就知足了,那时路过的人应该也会驻足。

    这大概是我们喜欢大自然,喜欢花花草草的根本情怀吧。每一株草代表一棵晶莹的泪。

    我该把自己放在宇宙的哪个位置,都不重要,重要的是我曾经在宇宙的哪个位置,我最终还留下了一点痕迹。

    我试图理解宇宙,但我承认我是笨蛋,天才的笨蛋。永远就是这样的矛盾。从小时候到现在,都是的。

    我记得写这本书开始的时候,应该是13年吧,西安在下雨,连续下雨。看着窗外的雨,我不禁想了很多。我想起了初中时候自己的愿望,想起了那时候爱读的书,爱听的故事。

    所以我欠过去一个愿望,一段时间。断断续续,写了12章。原本以为就这样结束了。

    可是后来又产生了新的想法,新的解释,所以又不断的补增,直到现在的41章。总共14万多字的书籍。其实这也不算完,因为还有更的问题在脑海中。尤其是量子层面的东西。

    但就像我在上面说的,作为一个宏观的人,我不是粒子,就不能深切体会它的行为。也许我还需要成长好多年,才能成为粒子。

    现在我看着窗外和当年看着窗外,心情是不一样的。但也许时间久了,我也说不清哪里不一样了。总之归于平静了吧。

    今天确实是个好天气,我应该多去走走,多去晒晒太阳,而不是坐在电脑前,不断的查资料,写资料,思考,创新。到最后甚至还招来网友的骂,说我是误人子弟,说我是痴心妄想,说我是不自量力……

    我相信自己的眼睛,我相信自己的鼻子,我相信自己的大脑。甚至过于相信。不过我确信,我还要这样坚持。

    希望这本书开启你的想象,希望这本书正符合了你要的科研线索。最后以三句话来作为本书的结尾吧。

    居里夫人对我说:人生没有值得恐惧的事情,只有值得去理解的东西。

    爱因斯坦对我说:想象力比知识更重要。

    我自己对自己说:生命在于运动,更在于探索。

    《变化》从标题来看,我们就知道它从诞生开始就不会有终点。因为它是《变化》的。

    2017年4月30日。完稿于西安。

    作者简介:灵遁者,独立学者。原名王银。陕西绥德县人。现居西安。 诗人,国学起名师,科普作家。

    代表作品《触摸世界》,《行者乾坤》,《探索生命》,《变化》,《相观天下》,《手诊面诊色诊大全》,《笔有千钧》《非线性波动》《探索宇宙》等。其作品朴实大胆,富有新意。

    摘自独立学者,诗人,作家,国学起名师灵遁者宇宙科普书籍《变化》第四十一章。

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