《宇宙反馈论》习题解答 课堂(9)
作者: 张志强 / 210211195801073173 / 中国 大连
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第九节课 / 完备时空及其基本物理特性
下面给出这4道练习题。
练习题1
试给出完备时空的物理学定义。
练习题2
试计算出20个完备时空的物理特性(度规物理量)的数值。
练习题3
试各举出5个属于完备时空的已知和未知物理常数。
练习题4
试简述完备时空的信息物理特性。
练习题的物理学背景
首先指出,在“ 完备时空 / 基本物理常数 ---《宇宙反馈论》科普讲解(三) ,第二节课 / 物理学公理 --- G度规(续)”文章中给出的完备时空定义是不完整的,是对它的不充分定义。请读者将它们废止。
另外,关于宇宙G泡模型的数学表述有个别修改,请以该文论述为准。
完备时空是一个在物理学中非常优美的概念,但在物理学中并没有严格的定义。尽管在一些物理学和宇宙学的文献中不时会出现这样的术语,类似的术语还有时空的完备性等等。但那都不是我们现在要定义的完备时空(G泡)。我们将要定义的完备时空(G泡)是对由宇宙模和信息组成的物理实在做出的物理学描述。为区别起见,以后我们将那些由非真空和信息概念构成的完备时空术语和定义统称为狭义完备时空。
1,完备时空物理过程--- 宇宙起源和演化的物理机制
宇宙起源于一个初始完备时空;
宇宙的演化过程就是完备时空持续生成和累积(G泡生成和破裂)的基本物理过程。
详细的论述请读者参见:《宇宙反馈论》习题解答 课堂(7)
2, 完备时空的物理构成成份
在第7节课,通过宇宙起源和演化的基本物理过程(完备时空物理过程,或G泡模型)以及物理单位和物理量的时空结构,我们认识到完备时空(G泡)是一种客观存在,它由两个组成部分,一部分是宇宙模,另外一部分是信息。任意宇宙时刻的宇宙变化均可以用文字定性的表述为:
完备时空 = (宇宙模) ×(信息单位)= 1
任意宇宙时刻的宇宙变化的量化表述形式就是在第7节课给出的宇宙方程的G泡形式。
宇宙的G泡形式
第i个宇宙时刻的宇宙(变化) = G (i)
= [ Va |M(G)| (1 – i / 0.55e+86) + ∑A(G)j ] s (i , i-1)^-2
式中和号的上标为i – 1;
i 是宇宙信息模,i =1 , 2 , 3 , …. , n , …. , 055 e+86 ;
n = 7,7577806787995708 e+86 ,是当前宇宙时刻的宇宙信息模;
A(G) 表示宇宙线性度规物理量的G度规 .
其中 宇宙模 Va |M(G)| (1 – i / 0.55e+86) + ∑A(G)j 由真空和宇宙缺损时空∑A(G)j (线性度规物理量的累积形式)构成,信息单位s (i , i-1)^-2是该宇宙时刻宇宙所有发生事情所对应的信息之和。
1)宇宙模的构成及其变化
在第i个宇宙时刻的宇宙模Va(i) 表示为:
Va(i) = Va|M(G)| ( 1 – i / 0.55e+86 ) + ∑A(G)j
其中,和号的上标是 i – 1,A(G)是宇宙线性度规物理量的G度规。
Va |M(G)| ( 1 – i / 0.55e+86 ) 表示在第i个完备时空生成时宇宙的剩余真空量。宇宙起源于初始完备时空(由初始宇宙模Va(0)和一个初始信息s(0,-1)^-2构成), 宇宙信息模尚未产生, 因此宇宙模等于宇宙初始模Va(0) ,它等于宇宙的初始真空量,即 Va(0) = Va |M(G)| =0.5454545454545454 e-7 Va 。这是宇宙具有的最大真空量。
宇宙自这个初始完备时空开始其演化过程(完备时空持续生成的基本物理过程,或G泡持续生成和破裂的基本物理过程)。这个基本物理过程的具体描述请参见第7节课的练习题。
宇宙第1个完备时空生成后,宇宙模发生了变化,其物理构成为:
Va(1) = Va|M(G)| ( 1 – 1 / 0.55e+86 ) + A(G)0
它的物理意义是宇宙的真空量变成
Va|M(G)| ( 1 – 1 / 0.55e+86 ) = Va(0.5454545454545454 e-7) ( 1 – 1 / 0.55e+86 )
即,减少了 Va(0.5454545454545454 e-7) ( 1 / 0.55e+86 ) ,容易计算出它的时空数值等于1 。
这一份减少的真空被转化成为各类具有同权的和并列的线性度规物理量(其时空数值均等于1),用带有下标的G度规A(G)0 表示。
随即是下一个完备时空的生成,宇宙模也随之发生了类似的改变。如此循环不已。
当第i个完备时空生成时,宇宙模变成了如下的形式
Va(i) = Va|M(G)| ( 1 – i / 0.55e+86 ) + ∑A(G)j
其中,和号的上标为 i-1。i是宇宙信息模,表示完备时空生成的个数。
在当前宇宙时刻 (对应于 i = n = 7.7577806787995708 e+60) ,宇宙模的物理意义是:
1,宇宙的真空量 = Va (0.5454545454545454 e-7) ( 1 –7.7577806787995708 e+60 / 0.55e+86 )
2,宇宙产生出来的诸线性度规物理量的数量∑A(G)j = n A(G) = n M(G =n L(G) = n T(G = n J(G) = n t(G) …..
其中质量度规,长度度规,温度度规,能量度规和时间度规等的累积数量就直接成为宇宙的总质量,宇宙的一维空间总量(宇宙的半径),宇宙在真空中的辐射温度(宇宙微波背景辐射温度),宇宙的总能量和宇宙一维时间总量(宇宙的年龄)。宇宙还有一些其它的线性度规物理量,其累积的结果就直接会成为宇宙相应的总体物理特性数值。有关论述请参见第7节课练习题“宇宙的量子化性质”和本论坛文章“宇宙的量子化原理”,不再复述。
2)信息单位的构成及其变化
a) 基本信息数量
初始信息单位在宇宙完备时空的基本物理过程的进行中其内容发生了变化。表现为其内涵的信息个数增加。当第一个完备时空生成时,第一个信息单位s(1,0)^-2 随之生成,其内涵基本信息个数增加到 2^1 = 2 个。当宇宙的第i个完备时空生成时,由其产生出来的信息单位s(i,i-1)^-2 ,内涵的基本信息个数等于2^i个。
b) 时空结构
根据信息和信息单位的定义,我们知道信息本身是一个客观存在,它具有特定的时空结构(负2维时间的链式结构,即,不同完备时空产生的信息单位的连积)。信息的时空结构表述为:∑∏ p s(k,k-1)^-2
c) 信息内容
第i个完备时空产生出来的信息单位s(i,i-1)^-2所含有的基本信息内容
= s(i,i-1)^-2 × ∑∏ p s(k,k-1)^-2
其中,∑∏p s(k,k-1)^-2 是对宇宙在第i个宇宙时刻之前已经产生出来的所有信息的复制。
即,任意宇宙时刻的信息单位的信息结构等于该宇宙时刻的信息单位乘以宇宙所有已经产生出来的信息之和。
注:信息的这种自动复制功能源于其固有的自发选择结合属性。
3)真空在宇宙的演化中起到的两个主要作用;
a,为宇宙的演化提供“原料”
从真空的定义我们已知,真空是一种客观存在,用Va表示。
真空单位的时空组态:STC(Va) = |G|m^3
真空单位的时空数值:STV(Va) = 1.0083333333333333 e+93
真空除了其具有上述时空结构之外,本身不再具有任何物理意义。
真空虽然很傻(除具有特定的时空结构之外无其它任何物理意义),但却是宇宙演化得以进行的必备客体(宇宙演化的原材料)。是信息把它一份一份地从无序的混沌状态转化成为各类有序的物理实在(实体化的客体)。每一份被使用的真空量等于 ( 1 / 0.55 e+86) (0.5454545454545454 e-7) Va.
b,对信息进行物化
真空虽然不具有任何物理意义,但它具备一个功能,那就是真空和信息作用,可以将信息物化为信息的实体化形式(宇宙事件),进而产生出宇宙的各类物理实在。对于宇宙的任意一个完备时空,其内涵的信息被真空物化为实体化的宇宙事件(宇宙的变化),随即所有这些宇宙事件全部凝聚成为一个具有度规质量的物质;宇宙的所有物质[总质量= n M(G)] 是由宇宙过去(包括当前宇宙时刻)所有发生的宇宙事件(事情)凝聚而成的。
以上论点的详细论述请参见
《宇宙反馈论》习题解答 课堂(7)(本论坛的文章)
信息的物理学定义和信息物化原理(本论坛的文章)
宇宙信息方程(作者网页 宇宙反馈论)
这样我们看到,虽然在任意宇宙时刻,宇宙模的时空结构,物理组成和物理意义都一直在变化,但它的时空数值却一直保持不变,即,
STV[Va(i)] = STV [Va|M(G)| ( 1 – i / 0.55e+86 ) + ∑A(G)j ]
= STV [Va|M(G)| =(1.0083333333333333 e+93)(0.5454545454545454 e-7) = 0.55 e+86 .
信息单位的内涵信息一直在发生变化,并在真空的作用下导致了不同宇宙事件的出现,但它的时空数值也始终保持不变,即,
STV[ s(I,i-1)^-2 ] = STV [ s^-2 ] = 1.8181818181818181 e-86 .
因而,STV[ G(i)] = STV [Va|M(G)| ( 1 – i / 0.55e+86 ) + ∑A(G)j ] [ s(I,i-1)^-2 ] ≡ 1
也就是说,任意完备时空其时空数值恒等于1。
结论:真空和信息是完备时空的独具的两个物理成分,也是宇宙起源和演化的最基本物理组份,也是构成宇宙的最本质的两个物理量。人类要完全和彻底认识宇宙和自我的存在,必须具备准确地量化的真空和信息概念,没有这样的量化概念我们连触及宇宙本质的可能性都不会有。
3,完备时空的累积 --- 宇宙的总体物理特性
宇宙就是这样不断地产生出完备时空,一个接着一个。产生出来的完备时空累积下来,表现为由完备时空产生出来的所有度规物理量(完备时空内涵的各类G度规)进行线性或非线性累积。各种累积的度规物理量成为相应的物理量总量并由它们共同构成了不同时期的实体化宇宙。这样的完备时空基本物理过程发生的持续性可以由完备时空产生出来的度规时间来量度。情况是0.7416198487095662 e+43个完备时空的生成和累积产生出一秒的时间量,或者可以相对地说,宇宙运行的频率等于0.7416198487095662 e+43 赫兹。或者相对地说,每一个宇宙时刻宇宙生成一个完备时空(单位宇宙时刻等于度规时间1.3483997249264841 e-43 s)。正如在第7节课讨论的那样,每一次完备时空的生成都会使得宇宙的线性物理量增加相应的度规物理量数值,而且宇宙所有的物理量都是量子化的。
摘引“课堂(7)”中的部分论述如下:
节选 / 2,宇宙总体物理量的量子化性质
每一次G泡的破裂都会显示出所有的度规物理量,并积累下来。宇宙的各项总体物理特性数值就是对这些积累下来的度规物理量求和的结果。宇宙的一些重要和基本的总体物理特性数值是宇宙信息模的线性函数。当第i个G泡破裂时,这些物理量总量可以表述为:
A = (i )A(G)
其中,A(G)是宇宙线性物理量的物理单位(量纲)的G度规;
i 是宇宙信息模,i =1 , 2 , 3 , …. , n , …. , 055 e+86 ;
n = 7,7577806787995708 e+86 ,是当前宇宙时刻的宇宙信息模。
这是一个适用于所用宇宙总体物理特性数值求解方程(宇宙总体物理特性方程)的特例情况。适用于诸如宇宙的总质量,宇宙的年龄,宇宙的半径,宇宙的总能量,宇宙的总动量,宇宙的合力,宇宙的总磁通量,宇宙的加速度,宇宙在真空中的辐射温度,宇宙在真空中的辐射电流等指标的计算。
但宇宙的有些总体物理特性数值是宇宙信息模的非线性函数,不能直接使用上述公式计算,而是要根据更具普遍性的宇宙总体物理特性方程计算。这些非线性指标随着宇宙信息模的增加或是增加,或是减少。比如,宇宙的平均质量密度会减少,宇宙的体积,宇宙的面积和宇宙的总磁矩都会增加。
但无论是线性或非线性的情况,宇宙所有的总体物理特性都是量子化的,都是宇宙信息模的函数。/节选完
宇宙物理量的这种性质称为宇宙的量子化原理。宇宙的量子化原理可以简述为:
宇宙所有的物理量都具有量子性质,都是由完备时空基本物理过程一份一份地产生出来的。宇宙的每一个物理量的最基本数量是它的度规物理量(由其G度规规定)。宇宙的物理量按照与宇宙信息模的函数关系可以分为线性物理量和非线性物理量两大类。宇宙线性物理量和宇宙非线性物理量数值均可以由宇宙总体物理特性方程求解。其中线性物理量数值的求解可以简化为宇宙信息模乘以该线形物理量的度规物理量。
关于宇宙总体物理特性方程和宇宙线性和非线性物理量的量子化性质将在第10节课中讨论。
如此,全部宇宙可以用文字表述为:
宇宙 = ∑完备时空 = ∑[(宇宙模) ×(信息单位)] = 宇宙信息模 = i
或
宇宙 = ∑完备时空 =∑G(j) = i
上述关于宇宙是由完备时空(G泡)累积而成的基本物理学思想可以定量地表述如下(在第7节课堂练习题中已经给出):
宇宙的累积形式
宇宙 =∑G(j)
=∑s(j)^2 s(j,j-1)^-2
=∑[Va |M(G)| ( 1 – j / 0.55e+86) + ∑A(G)k] s(j,j-1)^-2}
= i
式中第一个和号的上标为i-1;第二个和号的上标为 j-1;
j , k 均为自然数,且小于055 e+86;
i 是宇宙信息模,i =1 , 2 , 3 , …. , n , …. , 055 e+86 ;
n = 7,7577806787995708 e+86 ,是当前宇宙时刻的宇宙信息模。
这就是对截止任意宇宙时刻宇宙存在(宇宙在该宇宙时刻之前所有发生的全部宇宙事件)所作的物理学描述。我们正在测量到的宇宙存在(其各项总体物理特性数值),自然界中的所有存在,每一个人的存在都是宇宙过去所有发生的宇宙事件(发生的事情)凝聚而成的。这个结论可以通过信息物化原理给出详细的阐述,这是后续课程内容。
4,当前宇宙时刻的完备时空 --- 宇宙锋面事件
这样我们看到,无论是对宇宙所作的文字表述还是定量的物理学描述,我们都可以清楚地看到宇宙最基本的存在形式和最基本的物理运行形式都是完备时空形式(G泡基本物理过程) 。即,
任意宇宙时刻的宇宙变化均可以用文字定性的表述为:
第i个完备时空 = G (i)
量化表述形式为:
宇宙的G泡形式
第i个宇宙时刻的宇宙(变化) = G (i)
= s (i)^2 s (i , i-1)^-2
= [ Va |M(G)| (1 – i / 0.55e+86) + ∑A(G)j ] s (i , i-1)^-2
= 1
式中和号的上标为i – 1,;
i 是宇宙信息模,i =1 , 2 , 3 , …. , n , …. , 055 e+86 ;
n = 7,7577806787995708 e+86 ,是当前宇宙时刻的宇宙信息模。
这就是对在任意宇宙时刻宇宙存在的变化(该宇宙时刻所有的宇宙事件,称之为宇宙锋面事件)所作的物理学描述。我们正在观测到的(感知的)宇宙的所有瞬间变化,自然界中的所有存在的瞬间变化,每一个人的当前宇宙时刻的状态都属于宇宙锋面事件(详见后续课程信息物化原理)。
结论:
宇宙起源于初始完备时空G(0) ,它由初始宇宙模和初始信息组成(真空和信息的原始客体)。
宇宙的演化过程就是完备时空持续不断生成和累积的基本物理过程(G泡基本物理过程)
宇宙的所有存在是已经产生出来的完备时空累积的结果(宇宙事件凝聚为宇宙物质)。
宇宙的所有存在的变化是当前宇宙时刻完备时空物理过程的属性(宇宙锋面事件)。
5,完备时空时空结构的对称性
完备时空的时空结构具有对称性,表现为宇宙模和信息单位的时空结构和时空数值均互为倒数关系。
1)时空结构的对称性
宇宙模的时空结构
Va(i) = Va|M(G)| ( 1 – i / 0.55e+86 ) + ∑A(G)j
根据质量度规的定义,并考虑到质量单位的下标属性, |M(G)| = 1 / kg (i) , 代入上式有:
Va(i) = |G|m^3 / kg(i) ( 1 – i / 0.55e+86 ) + ∑A(G)j = |G|m^3 / |G|m3 s(i)^-2 ( 1 – i / 0.55e+86 ) + ∑A(G)j
= s(i)^2 ( 1 – i / 0.55e+86 ) + ∑A(G)j
因 STV [s(i)^2 ( -i / 0.55e+86 ) + ∑A(G)j ] ≡ 0
所以,任意宇宙时刻的宇宙模的时空结构又可以表现为:
Va(i) = Va|M(G)| ( 1 – i / 0.55e+86 ) + ∑A(G)j
= s(i)^2
于是,第i个完备时空的时空结构也表现为:
G(i) = s(i)^2 s(i,i-1)^-2
在不考虑下标的情况下总有:
任意完备时空的时空结构 G(i) = s^2 s^-2 ,构成完备时空的两个物理组分互为倒数关系,具有时空结构的对成性。
2)时空数值的对称性
STV [s(i)^2 ] = STV [s^2 ] =0.55 e+86
STV [s(i,i-1)^-2 ] = STV [s^-2 ] =1.8181818181818181 e-86
两者互为倒数,即完备时空两个物理组分的时空数值也具有对称性。
6,完备时空的客观存在性在人类认识宇宙过程中的哲学表现形式
完备时空既然是宇宙存在和变化的最基本的存在形式,那么作为反映这种存在的人对宇宙的认识也必然会在这些认识结果中将它体现出来。
人类几千年对宇宙的思考证明了一个事实,尽管人类将西方哲学思想的所有基本原理使用到了最大化,但仍然没有将人类对宇宙的认识引导到对完备时空认识上来。最典型的表现是基于这些哲学原理,人类对宇宙的认识停滞于大爆炸宇宙理论给出的对这个宇宙的物理学描述。但这个宇宙理论现在看来是人类对宇宙所作的一个非常不成功的认识,它不仅不能全面地,统一地和具有实证性地给出关于宇宙所有总体物理特性数值的全部计算结果以及宇宙的总体物理特性与物体微观物理特性之间的定量关系(包括宇宙微波背景辐射的温度和峰值频率在内的诸如宇宙的总质量,宇宙的年龄,宇宙的半径,宇宙的平均质量密度,宇宙的总能量,宇宙的总动量等宇宙总体物理特性数值以及这些数值与电磁学,低温物理学和量子物理学中典型物理观测数据和基本物理常数之间的定量关系),而且更重要的是它无力在本质上触及到宇宙存在的最根本的问题 --- 过去发生事情在现在的存在形式(真空,信息和宇宙事件的问题)。
关于对大爆炸宇宙理论的非客观性的论述请读者参见:
《宇宙反馈论?》习题解答 课堂(6)
《宇宙反馈论?》习题解答 课堂(7)
广义相对论失效于对宇宙总体问题的物理学描述
这迫使人类必须回过头来检查一下在人类对宇宙认识的历史中还有什么重要的思想尚未使用或忘记使用。
在认识宇宙的问题上,西方哲学思想已经被使用到了最大化,已被穷尽,但仍然未能将物理学家和宇宙学家引导到完备时空的物理实在之处,被证明在认识宇宙本原的问题上它是无效的。那么,我们现在必须去查看一下东方哲学的思想库存,看看那里有没有可以使用的。
太极思想是华夏族人的后裔在漫长的对宇宙认识的过程中逐渐形成的一种直觉性感悟,并演化成为以中国人为代表的东方人的宇宙观。我们现在发现无论从其语义还是图形上,太极思想都具有完备时空的基本特征。关于太极的文字叙述很多,最基本的叙述为:
维基百科引述/ “太极是中国思想史上的重要概念,主要继承自《易传》: “易有太极,是生两仪。两仪生四象,四象生八卦。”/引述完。
关于太极图形的论述:维基百科引述/ “在这一图中,一条曲线将它分为两半,形成一半白一半黑,白者像阳,黑者像阴,白中又有一个黑点,黑中又有一个白点,表示阳中有阴,阴中有阳。分开的两半,酷似两条鱼,所以俗称阴阳鱼。这一图,与周敦颐太极图有密切关系,可以说是前者的更加简明的表述。它说明了世界由阴阳二气、二元对立相互联结的统一体。这一图,过其圆心作任何一条直线将之分成两半,任何一半中都包含阴阳两个因素,绝不存在孤立的没有内在矛盾的成份。”/引述完。
太极图形的完备时空特征
1)太极整体为一
完备时空的时空数值恒等于1,即 STV[G(i)] = STV( s^2 s^-2) ≡ 1 .
2)阴阳两界
宇宙模 s^2和信息单位 s^-2 作为完备时空的两个物理组分,具有相反的物理属性:实体化和非实体化的区别,它们的时空结构和时空数值的倒数关系等。
3)太极曲线
太极曲线形似时间单位的数学表示符号s 的反相变形曲线,以其分割出太极图形的两个阴阳部分(完备时空的两个部分宇宙模 s^2和信息单位 s^-2 )。
4)整体圆形图形
太极的整体图形为圆形,而宇宙在任意宇宙时刻已经产生出来的三维空间的几何形状恒定为球体,过球心的任意切面总是圆形(由质量定律证明)。
5)阴阳鱼的鱼眼
阴中有阳和阳中有阴是完备时空两个重要物理特性的反映。其一,非实体化的宇宙信息体在真空的作用下被物化为实体化的宇宙;其二,宇宙模中的累积的完备时空是宇宙信息体所有信息被物化的结果,反之,在真空状态中,实体化宇宙还原为信息的形式,过去发生的事情(的信息重现)。两者相互依存,在一定的条件下又可以互相转化。
6)易有太极,是生两仪。两仪生四象,四象生八卦
这是太极对完备时空产生宇宙的直接感悟。同时也是对宇宙的基本信息(基本宇宙事件)产生的数量关系的一个感悟。宇宙基本信息和基本宇宙事件严格按照 2^i 的数学规定产生。
7)太极的逻辑形式
太极的逻辑形式表述为 AA^-1 = 1 , 其中,A表示具有一定属性的事物,而A^-1表示具有相反属性的另一种事物,两者互为对方存在的前提,并在一定的条件下可以相互转化,它们整体合二为一。
任意宇宙时刻的完备时空的数学形式是 G(i) = s^2 s^-2 ≡ 1
宇宙模和信息单位具有相反的物理特性(实体化和非实体化),数理上具有互为倒数关系(时空组态和时空数值)。宇宙模中的∑A(G)j是由被物化的信息(宇宙事件)凝聚而成的,而在真空状态中这些被物化的宇宙信息还原为信息的形式。宇宙模和宇宙信息两者共同组成了完备时空,其时空数值恒等于1。
虽然上述对太极的基本特征的物理学诠释还不是很完善,甚至个别地方略显牵强,但总体上我们可以认为太极的哲学思想基本上反映了完备时空这个客观存在的基本特性。正是完备时空这个客观存在,这个宇宙运行的基本物理过程使得远古的东方人产生了太极的哲学思想(对宇宙总体客观存在的一个直觉性认识)。
注:太极思想的历史
维基百科引述/ 太极思想成书于西周(约公元前11世纪—公元前771年)的《易‧系辞传》( 西汉马王堆 出士版本)记载有“古者伏羲氏之王天下也,仰则观象于天,俯则观法于地,观鸟兽之文与地之宜,近取诸身,远取诸物,于是始作八卦。”,原与天文气象,及地区远近方向相关,后来被宋代的理学家以哲理方式进一步阐释。/引述完。
7,完备时空在物理学基础概念上的映射 --- 物理学公理
潜伏在客观中的完备时空最终会在人类对宇宙认识的物理学中表现出来。这种表现在约100年前就已经被物理学家发现(普朗克单位制下的诸基本物理量) ,但基于西方科学家大多缺少太极的哲学思想,因而使得他们一直没有意识到在诸普朗克物理量的表达式中用普朗克常数替换约化普朗克常数,并且将诸普朗克物理量的数值均等于1 的约定升华为对宇宙最基本存在(完备时空)的物理学形式,就立刻可以得到物理学公理的表述形式 --- G度规。物理学公理是对由完备时空对所有度规物理量所作的规定的一个量化形式的物理学描述,其内容如下:
对于任意物理单位dimA , 自然中总存在着一个物理量A(G) , 称之为该物理单位的G度规 。它的数值恒等于1 。
这个物理学公理的数理表达式为 :
A(G) =|A(G)|dimA = { 1 / STV(dimA) } dimA ≡ 1
其中 ,|A(G)| 表示A(G) 的模值 ,它等于dimA的数值的倒数 。
下面通过做练习题进一步了解完备时空的具体物理特性。
习题解答
练习题1 解题
试给出完备时空的物理学定义。
解:
称由2维时间和负2维时间两个基本物理成份构成,能够产生出所有度规物理量,其时空数值恒等于1的时空结构为完备时空,用G(i) 表示。
即,
G(i) = s(i)^2 s(i,i-1)^-2
且有,
STV[G(i) ] = STV [s(i)^2 s(i,i-1)^-2] ≡ 1
注:宇宙具有5维空间和5维时间。其物理单位分别为:
1维空间 ,物理单位 m^1 = m ,物理意义:长度单位 (也称为一维长度空间);
2维空间 ,物理单位 m^2 ,物理意义:面积单位 (也称为二维面积空间);
3维空间 ,物理单位 m^3 ,物理意义:体积单位 (也称为三维体积空间);
4维空间 ,物理单位 m^4 ,物理意义:用于构成其它物理单位;
5维空间 ,物理单位 m^5 ,物理意义:用于构成其它物理单位。
1维时间 ,物理单位 s^1 = s ,物理意义:时间单位;
2维时间 ,物理单位 s^2 ,物理意义:宇宙模;
3维时间 ,物理单位 s^3 ,物理意义:用于构成其它物理单位;
4维时间 ,物理单位 s^4 ,物理意义:用于构成其它物理单位;
5维时间 ,物理单位 s^5 ,物理意义:用于构成其它物理单位。
解毕。
练习题2 解题
试计算出20个完备时空的物理特性(度规物理量)的数值。
解:
完备时空规定了宇宙所有基本物理量(即,由G度规规定的度规物理量),其数值均可以通过物理学公理,物理单位(量纲)的时空组态和一维空间和一维时间的数值全部计算出来。
在第一节课我们已经根据物理学公理可以求出一维空间单位和一维时间单位的时空数值和度规量如下:
长度度规 L(G) = |L(G)|m = 0.4045199174779452 e-34 m = 1
度规长度 |L(G)|m = 0.4045199174779452 e-34 m
长度单位的时空数值STV( m ) = 2.4720661623652209 e+34 (理论数值)
长度单位的时空数值STV( m ) =2.4686279637116245 e+34 (观测数值)
时间度规t(G) = |t(G)|s = 1.3483997249264841 e-43 s = 1
度规时间 |t(G)|s = 1.3483997249264841 e-43 s
时间单位的时空数值 STV( s ) = 0.7416198487095662 e+43 (理论数值)
时间单位的时空数值 STV( s ) = 0.7400760451286427 e+43 (观测数值)
度规物理量求解 (以下计算采用一维空间单位和一维时间单位的时空数值的理论数值)
1, 度规质量
质量的物理单位kg = |G|m^3 s^-2,根据物理学公理有:
度规质量 |M(G)| kg = [ 1 / STV(kg) ] kg = [ 1 / STV(|G|m^3 s^-2) ] kg
= [ (0.7416198487095662 e+43)^2 / (6.6745786383860966 e-11) (2.4720661623652209 e+34)^3 ] kg
=0.5454545454545454 e-7 kg
质量单位的数值 STV( kg ) = 1.8333333333333333 e+7
2, 度规温度
热力学温度的物理单位K =22.7773029934306616 m^4 s^-4 ,根据物理学公理有:
度规温度 |T(G)| K = [ 1 / STV(K) ] K = [ 1 / STV(22.7773029934306616 m^4 s^-4) ] K
= [ (0.7416198487095662 e+43)^4 / (22.7773029934306616 ) (2.4720661623652209 e+34)^4 ] K
=0.3556171686496934e+33 K
热力学温度单位的数值 STV( K ) = 2.8120127152383534e-33
3, 度规电流
电流强度的物理单位A=√|G| m^3 s^-3 ,根据物理学公理有:
度规电流 |I(G)| A = [ 1 / STV(A) ] A = [ 1 / STV(√|G| m^3 s^-3) ] A
= [ (0.7416198487095662 e+43)^3 / (8.1698094459944991 e-6) (2.4720661623652209 e+34)^3 ] A
=3.3048506429042329e+30 A
电流强度单位的数值 STV( A ) =0.3025855350368333e-30
4, 度规摩尔
摩尔的物理单位mol = a m^2 s^-1 ,根据物理学公理有:
度规摩尔 |mol(G)| mol = [ 1 / STV(mol) ] mol = [ 1 / STV(a m^2 s^-1) ] mol
= [ (0.7416198487095662 e+43)^1 / (0.007297007297007297) (2.4720661623652209 e+34)^2 ] mol
=0.1662576860833435e-23 mol
摩尔单位的数值 STV(mol ) =6.0147595191367907e+23
注:a m^2 s^-1 表达式中的a是精细结构常数,其理论数值 a = 0.007297007297007297007297.
5, 度规能量
能量的物理单位J = |G|m^5 s^-4 ,根据物理学公理有:
度规能量 |J(G)| J = [ 1 / STV(J) ] J = [ 1 / STV(|G|m^5 s^-4) ] J
= [ (0.7416198487095662 e+43)^4 / (6.6745786383860966 e-11) (2.4720661623652209 e+34)^5 ] J
=0.4909090909090909090e+10 J
能量单位的数值 STV( J ) =2.037037037037037e-10
6,度规动量
动量的物理单位 P = |G|m^4 s^-3 ,根据物理学公理有:
度规动量 |P(G)| P = [ 1 / STV(P) ] P = [ 1 / STV(|G|m^4 s^-3) ] P
= [ (0.7416198487095662 e+43)^3 / (6.6745786383860966 e-11) (2.4720661623652209 e+34)^4 ] P
=16.3636363636363636 P = 16.3636363636363636 kg m s^-1
动量单位的数值 STV( P ) = STV( kg m s^-1 ) =0.061111111111111111
7,度规角动量
角动量的物理单位M = |G|m^5 s^-3,根据物理学公理有:
度规角动量= [ 1 / STV(M) ] M = [ 1 / STV(|G|m^5 s^-3) ] M
= [ (0.7416198487095662 e+43)^3 / (6.6745786383860966 e-11) (2.4720661623652209 e+34)^5 ] M
=6.6194168314572859e-34 M = 6.6194168314572859e-34 kg m^2 s^-1
角动量单位的数值 STV( M ) = STV( kgm^2 s^-1 ) =0.151070099223190e+34
8,度规力
力的物理单位是 N = |G|m^4 s^-4 ,根据物理学公理有:
度规力 |N(G)| N= [ 1 / STV(N) ] N = [ 1 / STV(|G|m^4 s^-4) ] N
= [ (0.7416198487095662 e+43)^4 / (6.6745786383860966 e-11) (2.4720661623652209 e+34)^4 ] N
=1.2135597377065632e+44 N
力单位的数值 STV( N ) =0.8240220541217403e-44
9,度规功率
功率的物理单位W =|G|m^5 s^-5,根据物理学公理有:
度规功率 |W(G)| W = [ 1 / STV(W) ] W = [ 1 / STV(|G|m^5 s^-5) ] W
= [ (0.7416198487095662 e+43)^5 / (6.6745786383860966 e-11) (2.4720661623652209 e+34)^5 ] W
=3.6406792573015072e+52 W
功率单位的数值 STV(W ) =0.2746740180405801e-52
10, 度规速度
速度的物理单位是m s^-1 ,根据物理学公理有:
度规速度 |v(G)| m s^-1 = [ 1 / STV(m s^-1) ] m s^-1
= [ (0.7416198487095662 e+43)^1 / (2.4720661623652209 e+34)^1 ] m s^-1
=2.9999999999999999 e+8 m s^-1
速度单位的数值 STV(m s^-1 ) =0.3333333333333333 e-8
11, 度规加速度
加速度的物理单位 a = m s^-2,,根据物理学公理有:
度规加速度 |a(G)| m s^-2 = [ 1 / STV(a) ] m s^-2 = [ 1 / STV(m s^-2) ] m s^-2
= [ (0.7416198487095662 e+43)^2 / (2.4720661623652209 e+34)^1 ] m s^-2
=0.2224859546128698 e+52 m s^-2
加速度单位的数值STV(a ) =STV( m s^-2 ) =4.4946657497549482 e-52
12, 度规面积
面积的物理单位 m^2 ,,根据物理学公理有:
度规面积 |S(G)| m^2 = [ 1 / STV(m^2) ] m^2
= [ 1/ (2.4720661623652209 e+34)^2 ] m^2
=0.1636363636363636 e-68 m^2
面积单位的数值 STV( m^2 ) = 6.1111111111111111 e+68
13, 度规体积
体积的物理单位是m^3 ,根据物理学公理有:
度规体积 |V(G)| m^3 = [ 1 / STV(m^3) ] m^3
= [ 1 / (2.4720661623652209 e+34)^3 ] m^3
=0.0661941683145728 e-102 m^3
体积单位的数值 STV( m^3 ) = 15.1070709922319054 e+102
14, 度规频率
频率的物理单位 Hz = s^-1 ,根据物理学公理有:
度规质量 |Hz(G)| Hz = [ 1 / STV(Hz) ] Hz = [ 1 / STV( s^-1) ] Hz
=0.7416198487095662 e+43 Hz
频率单位的数值 STV( s^-1 ) =1.3483997249264841 e-43
15, 度规质量密度
质量密度的物理单位ρ= kg / m^3 = |G| s^-2 ,根据物理学公理有:
度规质量密度 |ρ(G)| kg/m^3= [ 1 / STV(ρ) kg/m^3 = [ 1 / STV(|G| s^-2) ] kg / m^3
= [ (0.7416198487095662 e+43)^2 / 6.6745786383860966 e-11 ] kg / m^3
=8.2402205412174030 e+95 kg / m^3
质量密度单位的数值 STV( kg / m^3 ) =0.1213559752433835 e-95
16, 度规磁通量
磁通量的物理单位 Wb =√|G| m^2 s^-1 ,根据物理学公理有:
度规磁通量 |Wb(G)| Wb = [ 1 / STV(Wb) ] Wb = [ 1 / STV(√|G| m^2 s^-1) ] Wb
= [ (0.7416198487095662 e+43)^1 / (8.1698094459944991 e-6) (2.4720661623652209 e+34)^2 ] Wb
=1.4854198992717273 e-21 Wb
磁通量单位的数值 STV(Wb ) = 0.6732103161471585 e+21
17, 度规电荷
电量的物理单位 C =√|G| m^3 s^-2 ,根据物理学公理有:
度规电荷 |C(G)| C = [ 1 / STV(C) ] C = [ 1 / STV(√|G| m^3 s^-2) ] C
= [ (0.7416198487095662 e+43)^2 / (8.1698094459944991 e-6) (2.4720661623652209 e+34)^3 ] C
=4.4562596978151820 e-13 C
电量单位的数值 STV( C ) = 0.2244034387157195 e+13
18, 度规磁矩
磁矩的物理单位 m =√|G| m^5 s^-3 , 根据物理学公理有:
度规磁矩 |m(G)| JT^-1 = [ 1 / STV(m) ] JT^-1 = [ 1 / STV(√|G| m^5 s^-3) ] JT^-1
= [ (0.7416198487095662 e+43)^3 / (8.1698094459944991 e-6) (2.4720661623652209 e+34)^5 ] JT^-1
=5.4079374156614554 e-39 JT^-1
磁矩单位的数值 STV( JT^-1 ) =0.1849133825225098 e+39
19, 度规磁场强度
磁场强度的物理单位H =√|G| m^2 s^-3 ,根据物理学公理有:
度规磁场强度 |H(G)| H = [ 1 / STV(H) ] H = [ 1 / STV(√|G| m^2 s^-3) ] H
= [ (0.7416198487095662 e+43)^3 / (8.1698094459944991 e-6) (2.4720661623652209 e+34)^2 ] H
=8.1698094459945004 e+64 H
磁场强度单位的数值 STV( H ) =0.1224018756631197e-64
20, 度规磁感应强度
磁感应强度的物理单位T =√|G| s^-1 ,根据物理学公理有:
度规磁感应强度 |B(G)| T = [ 1 / STV(T) ] T = [ 1 / STV(√|G| s^-1) ] T
= [ (0.7416198487095662 e+43)^1 / (8.1698094459944991 e-6 ] T
= 0.9077566051105000 e+48 T
磁感应强度单位的数值 STV( T ) =1.1016168809680776 e-48
解毕。
练习题3 解题
试各举出5个属于完备时空的已知和未知物理常数。
解:
根据物理学公理,我们可以得到一个完备物理常数定理(在第二节课已经介绍过),即:
完备物理常数定理
对于物理单位或物理量纲dimA ,存在一个物理常数Cp ,
且 Cp = [ 1 / STV(dimA)] dimA
完备物理常数都源于完备时空,都是完备时空不同物理特性的表现。
在下述计算中使用一维空间和一维时间的观测数值
1,对于物理量纲 m^3 kg^-1 s^-2 ,根据完备物理常数定理和相应物理单位的时空组态我们有:
C1 = [ 1 / STV(m^3 kg^-1 s^-2) ] m^3 kg^-1 s^-2
= m^3 kg^-1 s^-2 / [ 2.4686279637116245…e+34]^3 [1.8327730013788420 e+7]^-1
[0.7400760451286427 e+43 ]^-2 =6.67259e-11 m^3 kg^-1 s^-2 = G (万有引力常数,已经发现);
2,对于物理量纲 Js ,根据完备物理常数定理和相应物理单位的时空组态我们有:
C2 = [ 1 / STV(Js) ] Js = Js / [2.0392349827177270 e-10] [ 0.7400760451286427 e+43]
=6.6260755e-34 Js = h (普朗克常数,已经发现);
3,对于物理量纲 m s^-1 ,根据完备物理常数定理和相应物理单位的时空组态我们有:
C3 = [ 1 / STV(m s^-1) ] m s^-1
=m s^-1 / [2.4686279637116245 e+34][ 0.7400760451286427 e+43]^-1
=2.99792458e+8 m s^-1 = c (真空中的光速常数,已经发现);
4,对于物理量纲 J K^-1 ,根据完备物理常数定理和相应物理单位的时空组态我们有:
C4 = [ 1 / STV(J K^-1) ] J K^-1
=J K^-1 / [2.0392349827177270 e-10 ][ 2.8154860927690915 e-33 ]^-1
=1.380658e-23 J K^-1 = k(B) (玻尔兹曼常数,已经发现);
5,对于物理量纲 mol^-1 ,根据完备物理常数定理和相应物理单位的时空组态我们有:
C5 = [ 1 / STV(mol^-1) ] mol^-1 = [ 1 / STV(a m^2 s^-1)^-1 ] mol^-1
=mol^-1 / (0.00729735308)^-1[ 2.4686279637116245…e+34 ]^-2 [0.7400760451286427…e+43]^1
=6.0221367e+23 mol^-1 = N(A) (阿伏加德罗常数,已经发现);
6,对于物理量纲 C^-1 kg^-1 JT^-1 ,根据完备物理常数定理和相应物理单位的时空组态我们有:
C6 = [ 1 / STV(C^-1 kg^-1 JT^-1) ] C^-1 kg^-1 JT^-1
=C^-1 kg^-1 JT^-1 / STV[(4.4562596978151820 e-13) (0.5454545454545454 e-7) (0.1849133825225098 e+39)]
=2.2248595461286927 e-19 C^-1 kg^-1 JT^-1 (新物理常数,尚未发现);
注:该题计算使用了一维空间和一维时间的理论数值
7,对于物理量纲 J m ,根据完备物理常数定理和相应物理单位的时空组态我们有:
C7 = [ 1 / STV(J m) ] J m = [ 1 / STV/ (2.0392349827177270 e-10) (2.4686279637116245 e+34)] J m
=0.1986447461038579 e-24 J m (新物理常数,尚未发现);
8,对于物理量纲 C Wb^-1 ,根据完备物理常数定理和相应物理单位的时空组态我们有:
C8 = [ 1 / STV(C Wb^-1) ] C Wb^-1 = [ 1 / STV(√|G| m^3 s^-2 / √|G| m^2 s^-1) ] C Wb^-1
= [ 1 / STV( m s^-1) ] C Wb^-1 = |c| Wb C^-1 =2.99792458e+8 C Wb^-1
=2.99792458e+8 m s^-1 = c (新物理常数,与真空中的光速c相等);
9,对于物理量纲 C kg^-1,根据完备物理常数定理和相应物理单位的时空组态我们有:
C9 = [ 1 / STV(C kg^-1) ] C kg^-1
=C kg^-1 / [0.2243682799086353 e+13 ][ 1.8327730013788420 e+7 ]^-1
=8.1685922899848542 e-5 C kg^-1 (新物理常数,尚未发现);
10,对于物理量纲K A^-1,根据完备物理常数定理和相应物理单位的时空组态我们有:
C10 = [ 1 / STV(K A^-1) ] K A^-1
=K A^-1 / [2.8154860927690915 e-33] [0.3031692234676164 e-30]^-1
= 0.1076791763405383 e+3 K A^-1
=107.6791763405383 K A^-1 (新物理常数,尚未发现)
解毕。
练习题4 解题
试简述完备时空的信息物理特性
解:
关于完备时空的信息特性将在后续课程中论述(宇宙信息方程的发现及其物理意义),在此给出简要论述。
1, 初始完备时空的初始信息单位
在第7节课我们已经讨论了初始完备时空,它由初始宇宙模和初始信息单位构成。初始完备时空是我们这个宇宙起源的客观存在和物理形式。初始宇宙模等于|M(G)|Va =0.5454545454545454 e-7 Va , 即这样数量的真空。真空仅是一种时空形式,它不具有任何物理意义(不含任何信息),很傻。初始信息单位只含有一个信息 s (0,-1)^-2 , 也仅表示另外一种时空形式,也聪明不到那去。但信息有一种固有的属性,它具有可复制性和自发选择结合性,这保证了宇宙信息会随着完备时空的持续生成而不断地升级,从而使得由其被真空物化而凝聚成的物质具有了越来越复杂的结构,当这种信息的结构升级到一定程度时,就会出现对应信息结构的物质,这种物质在生物学中被划归为真核域→动物界→哺乳纲→灵长目→人科→人属→智人种。这样我们看到初始信息最初虽然也很傻,但它能不断地升级和进化,最后会变得很聪明。真空虽然一直很傻,但也很有用,它可以将信息物化为宇宙事件。
2, 完备时空的内涵信息规定了宇宙的锋面事件
信息和真空相互作用会产生一个物理效应,即生成宇宙事件(宇宙中发生的事情)。这个物理机制被称为信息的物化原理。宇宙事件是实体化的,它显示的时间是一个宇宙时刻(度规时间),然后凝聚为物质。在宇宙演化的过程中,最前锋的完备时空物理过程显示出来的宇宙事件就是由该完备时空的所有对应的信息规定的(这种规定包括宇宙事件的数量及其性质),将宇宙演化最前锋的完备时空生成的所有宇宙事件叫宇宙锋面事件。我们观察到的任何宇宙中发生的现象都属于宇宙锋面事件,它们都是宇宙中所有客观存在正在发生的变化。宇宙锋面事件发生后全部凝聚为具有0.5454545454545454 e-7 kg 质量的物质(度规质量),随即按照摩尔数被分割成为宇宙尘埃,宇宙尘埃具有下述质量:
0.5454545454545454 e-7kg / 6.0147595191367907e+23 = 9.0686010590964817 e-32 kg
3, 完备时空的信息升级
任何一个完备时空的的内涵信息是复制其所有下级完备时空(已经生成的完备时空)的全部信息,然后用该完备时空的信息单位连积这些信息而构成的。这种完备时空固有的信息复制特性保证了任何一个完备时空都包含了其下级所有完备时空的信息。这也就决定了任何正在发生的一个宇宙事件是由宇宙过去所有已经发生的宇宙事件共同决定的,这也决定了宇宙最新生成的物质含有之前宇宙生成的所有其它物质的成分。4,完备时空内涵信息的属性
一个度规质量内涵信息具有但不仅限于下述属性(摘自在本论坛发表的文章“信息的物理学定义和信息物化原理”):
1),信息是一种客观存在,每一个信息都具有其特定的时空结构 ∏p(l) s(k,k-1)^-2(负2维时间链式结构);
2),信息是非实体化的 (未被真空物化) ;
3),信息规定了它的实体化形式(宇宙事件)的所有属性;
4),信息是在宇宙G泡物理过程中产生出来的 ,并伴随着这个物理过程的持续进行而不断地被升级 (
新产生的信息单位逐项连积所有已经产生的信息)
5),信息具有自发选择性的相互结合的性质,可以产生出复合信息∑ ∏p(l) s(j,j-1)^-2;
6),基本信息(宇宙信息方程中的每一个因子)的时空数值均小于s^-2的时空数值
STV(∏p(l) s(k,k-1)^-2)<1.8181818181818181 e-86;
7),信息的二进制编码
每一个信息都可以用一个具有0.55e+86位的二进制码表示., 如信息 ,
(s(n,n-1)^-2 s(4,3)^-2 s(3,2)^-2 s(2,1)^-2 s(1,0)^-2 )的二进制码为:
0000000000…10000000000000000…0000000000011110
↓
(第n位)
(共0.55e+86.位 )
8).宇宙是按二进制码运行的
宇宙在本质上是由真空和信息构成的,而真空的时空形式是不变的,信息按2进制运算,因此宇宙运行的数学制式必定是2进制的。
9),基本信息的数量
宇宙产生出来的基本信息的数量是一定的(宇宙信息方程中每一个信息因子)。
第i个完备时空产生的基本信息数量等于2^i 个。
10),信息的超空间性
要使得宇宙物质均匀分布 ,宇宙必须有能力在单位宇宙时刻内把度规质量随机放置在宇宙的任意处 ,即便这个位置处于宇宙的边缘 。
宇宙目前的半径为3.1381767999999997…e+26 m ,单位宇宙时刻等于1.3483997249264841 e-43 s ,那就是说这种放置的速度必须达到:
3.1381767999999997…e+26 m / 1.3483997249264841 e-43 s
=2.3273342036396485…e+69 米/秒 。
而宇宙实际上是以1.6499999999999999…e+94 ms^-1 的速度将度规质量凝聚在宇宙的任意处。这是由信息的超空间性决定的 。证明如下 :
从G泡的数学表达形式 G(i) =Va(i) s (i,i-1)^-2 考察信息单位s (i,i-1)^-2相对于宇宙模的速度 。
对Va(i) s (i,i-1)^-2做出如下的变换 : 从G泡物理过程一文的论述中我们知道宇宙模在量值上等于宇宙初始模STV [Va(i)] =STV[ |M(G)| Va] ,再根据缺损定理我们就可以计算出信息单位s (i,i-1)^-2相对于宇宙模的速度 :
STV (|M(G)| Va ) v (G) = 0.55 e+86 (2.9999999999999999…e+8) ms^-1
=1.6499999999999999…e+94 ms^-1 .
其中,v (G) =2.9999999999999999…e+8 ms^-1 是速度度规。
而s (i,i-1)^-2 包含着该宇宙时刻的所有信息 。这就是信息所具有超空间性。
宇宙是这样设计的 ,这个速度可以保证即使到了宇宙演化的最后那个宇宙时刻这个速度正好可以将最后一个度规质量在单位宇宙时刻内放置在宇宙的最终边界处 ,如果这种放置是需要的,
1.6499999999999999…e+94 ms^-1
= 0.2224859546128698…e+52 m / t (G)
而0.2224859546128698…e+52 m 是宇宙演化终止时的最大半径 。
12),宇宙信息的向下兼容性
一个宇宙信息包含了宇宙过去若干个宇宙时刻所有发生的宇宙事件所对应的宇宙信息 。而且根据宇宙信息方程 ,在任意宇宙时刻宇宙中总存在着这样的一个信息 ,它包含了宇宙在此时刻之前所有发生的宇宙事件的信息(第i 个宇宙时刻宇宙方程中的最后一项) 。
13),宇宙信息的不可重复性
在宇宙中没有一个信息是具有相同的时空结构的 ,这说明宇宙信息是不可重复的 。
14),复合信息
由二个或二个以上的基本信息依据其自发选择结合性而生成的复合时空结构称为复合信息,即,
∑ ∏p(l) s(j,j-1)^-2
15),信息的级
称一个信息的时空结构中的最大下标为该信息的级。如,当前宇宙时刻产生的所有信息为n级信息。
16),信息的阶
称一个信息的时空结构中含有的具有不同下标的信息单位的个数为该信息的阶。如,当前宇宙时刻产生的所有信息中有一个信息的阶等于7.7577806787995708e+60 。
解毕。
课堂讨论
提问 :完备时空在宇宙中是唯一的吗?
回答: 完备时空是宇宙起源第一客体,也是宇宙演化的物理基础,其物理过程就是宇宙演化的物理机制。同时具有宇宙模和真空的物理组分,可以产生出所有的度规物理量并其时空数值恒等于1这样的时空结构在宇宙中是唯一的,具有完全的排它性。完备时空破裂以后沉淀成为宇宙的最新成分并和所有已经破裂的完备时空一同构成了宇宙的存在,这样的存在的时空结构已不再是完备时空的简单叠加(尽管在对某些宇宙总体物理特性的计算时可以这样处理),而是要把宇宙的总体存在的时空结构当成缺损时空类对待。这也是为什么有一些宇宙的总体物理特性是宇宙信息模的非线性函数的物理原因。
提问:有什么样的物理实验结果和天文观测数据支持完备时空是宇宙起源和演化的基本客观存在和物理机制的论断吗?
回答:基于物理学公理,完备时空和物理单位的时空组态和时空数值的新物理学原理和概念而发展起来的宇宙的完备时空模型(G泡模型)有一个理论特点,那就是在其整个理论的逻辑演绎过程中,始终没有脱离完备时空的物理形式,从物理学公理开始,到G炮模型,宇宙总尺度物理特性方程,宇宙镜像方程,信息物化原理直至宇宙信息体,完备时空都扮演着重要的角色,并可以得到包括但不仅限于的如下结论和观测支持(摘自在该论坛发表的文章“宇宙反馈论的理论结构及其推论的实证性 ”的部分论述如下):
5)G泡模型的推论的物理实验和天文观测验证
截至目前这个新宇宙理论具有的可以被证实的结论包括但不仅限于(理论计算数值 / 观测数值或结论):
a ,宇宙的可观测质量:2.5859268929331899 e+52kg / 1.986e+51 kg ?
b ,宇宙的半径:3.1381767999999997 e+26 m / e+10 pc =3.0857e+26m ?
c ,宇宙的平均质量密度:3.2687013208516523 e-27 kg / m^3 / e-27 kg / m^3 ?
d ,宇宙微波背景辐射波谱峰值波长5.2578299603769938 cm / 5.3 cm ?
e ,宇宙边界膨胀的速度:2.9999999999999999 e+8 ms^-1 / 2.6999999999999999 e+8 ms^-1
f ,已经发现的完备物理学常数的数值:理论计算数值与观测数值相符(这和物理学公理的假定等价)
g ,已经发现的缺损物理常数的数值: 理论计算数值与观测数值相符(如,基本电荷,磁通量子等)
h ,可观测宇宙质量的比例: 占宇宙总质量的6.1111111111111111% / 5% 左右。
i ,物理单位的时空属性:dimA = B m^a s^-b ,B ≥|G| =6.67259 e-11 (已有的物理理论尚无论述)
j,宇宙具有5维空间和5维时间:0 ≤ |a| , |b| ≤ 5 (弦理论得出的非实证结论:1维时间和10维空间)
注:二次实证的含义
若 A 和 B 之间存在着充分和必要的逻辑关系,且B 已经被实证,则对B的全部实证可以被认定为对A也自动实施了全同性的实证。将这样的实证称为对A的二次实证。
6)已经得到证实的一个预测结论
关于物理常数的观测数值有一件事情挺有意思。2005年在创写Completable Space Time and Default Sapace Time (完备时空和缺损时空)论文时引用的万有引力常数的数据是摘自“物理学词典”徐龙道 等编著 2004年5月 第一版 科学出版社 北京 ,该数据为:
6.67259 e-11 m^3 kg^-1 s^-2 .
但根据理论计算结果 ,这个物理常数的模值理论数值等于:
|G| =STV( Va / m^3 ) = 1.0083333333333333 e+93 /(2.4720661623652209 e+34)^3
=6.6745786383860966 e-11
因此万有引力常数的理论值为 6.6745786383860966 e-11 m^3 kg^-1 s^-2 .
对于这样基本和重要的物理常数 ,这是个很大的误差。
2007年一位网友提示让我看一篇数学论文,从那篇文章中我得知 2006年NIST对万有引力常数的最新测定数据是:6.674 28(67) e-11 m^3 kg^-1 s^-2
可以预测随着物理观测技术的提高 ,基本物理常数的观测数值将会逼近它们的理论数值。
7)尚待验证的预测结论
a ,真空电导率: 真空电导率是一个无量纲的物理常数,理论数值:8.854187817 e-12 。
b ,自然熵单位:存在着自然熵物理单位,与热力学定义的熵单位的关系为:自然熵单位=22.77熵单位。
c ,物理常数的理论数值:所有物理常数都具有固有的数值(称之为理论数值),均可以用完备物理常数定理和缺损物理常数定理计算出来。物理常数的观测数值是对这些理论数值的测量数值,含有观测介入误差。
d ,在2.736K环境温度下的真空辐射能量: 3.7768909690925028…e-23 焦耳
e ,在2.736K环境温度下的真空电流: 25.4264196335611192…e-3 安培
f ,在2.736K环境温度下,在足够小的一维空间内的真空力: 9.3367242503296363…e+11牛顿
g ,宇宙产出物质的速率:4.0451991747794519…e+35 千克/ 秒
h ,新的完备物理常数:新的完备物理常数可以根据完备物理常数定理的计算结果做出预测 ,比如 ,
对于物理量纲 C kg^-1 ,存在一个物理常数,它等于:
C1 = [ 1 / STV(C kg^-1) ] C kg^-1
=C kg^-1 / [0.2243682799086353…e+13 ][ 1.8327730013788420…e+7 ]^-1
==8.1685922899848542 e-5 C kg^-1 (新物理常数,尚未发现);
对于物理量纲 K A^-1 ,存在一个物理常数,它等于:
C2 = [ 1 / STV(K A^-1) ] K A^-1
=K A^-1 / [2.8154860927690915 e-33] [0.3031692234676164…e-30]^-1
= 0.1076791763405383 e+3 K A^-1
=107.6791763405383 K A^-1 (新物理常数,尚未发现)
i ,宇宙的年龄:3.3170311178758666 e+10 年 (约三百三十一亿七千零三十一万一千一百七十八年)
j,新物理单位的存在:根据物理单位的时空组态通式,可以列出一些目前尚未进行物理学定义的时空组态,比如 |G|m^5 , √|G| s-2 , |G|m^5 s^-1 , √|G| m^4 s-2 , |G|m^4 s^-1 , √|G| m^4 s-4 等等。这些时空组态是今后物理学将要发现的新的物理单位的时空形式。也可以根据这些时空组态与已知物理单位时空组态的关系去发现这些新的物理单位和物理实在。
提问:宇宙的完备时空基本物理过程会一直持续下去吗?
回答:要说这个宇宙中有什么东西是最忠诚和最严谨的,那就非完备时空物理过程莫属了。宇宙起源于初始完备时空,严格按照完备时空的模式以每秒钟7416198487095662 e+42 次运行,生成同样数量的完备时空(严格说是7416198487095662 e+42个完备时空的生成产生出一秒的时间量)。这样的基本物理过程会一直持续下去直至宇宙演化终结。宇宙在其整个演化过程中将总共产生出 0.55 e+86 个完备时空。届时宇宙的主要总体物理特性数值为(摘自第8节课的练习题):
对于演化终结时的宇宙,有:
宇宙的总质量 =(0.55 e+86)M(G)=(0.55 e+86)(0.5454545454545454 e-7 kg)
=2.9999999999999999e+78 kg
宇宙的半径 = (0.55 e+86)L(G)=(0.55 e+86)(0.4045199174779452 e-34 m)
=0.2224859546128698 e+52 m =2.224859546128698 e+51 m
宇宙的寿命 =(0.55 e+86)t(G)=(0.55 e+86)(1.3483997249264841 e-43 s)
=0.7416198487095662 e+43 s = 2.351661113361130 e+35年 。
宇宙的总能量=(0.55 e+86)J(G) J =(0.55 e+86)(0.4909090909090909 e+10 J)
=2.6999999999999995 e+95 J
宇宙的总动量=(0.55 e+86)P(G)
=(0.55 e+86)(16.3636363636363636 kg m s^-1 ) kg m s^-1
=8.9999999999999999 e+86 kg m s^-1
提问:在目前宇宙总共生成了多少个完备时空?
回答:7.7577806787995708 e+60 个。这是当前宇宙时刻的宇宙信息模的数值,也表示了宇宙的量子书,也表示宇宙的总时空数值。7.7577806787995708 e+60 个完备时空的积累和沉淀形成了目前的宇宙,其主要物理特性数值为(摘自第8节课的练习题):
对于当前时刻的宇宙,有:
宇宙的总质量 = n M(G)=(7.7577806787995708 e+60)(0.5454545454545454 e-7 kg)
=4.2315167338906745 e+53 kg ( 包括暗物质)
从目前宇宙观测得到的结果和宇宙学理论的分析结论,宇宙的可观测质量约占宇宙总质量的5% ,而根据宇宙反馈论的计算结果 (参见 宇宙的结构 / 结语 -----《宇宙反馈论》科普讲解(十九)文章中的论述。
宇宙的可观测质量占宇宙总质量的6.1111111111111111…% , 因此宇宙可观测质量为 (4.2315167338906745 e+53 kg) (6.1%) =2.5859268929331899…e+52kg
目前宇宙可观测质量的观测值为e+21~ e+22个太阳 ? =1.986e+51 kg
宇宙的半径 = n L(G)=(7.7577806787995708 e+60)(0.4045199174779452 e-34 m)
=3.1381767999999997…e+26 m
观测数据:e+10 pc =3.0857e+26m ?
宇宙的年龄 = n t(G)=(7.7577806787995708 e+60)(1.3483997249264841 e-43 s)
=10.4605893333333333 e+17 s =3.3170311178758666 e+10 年
(约三百三十一亿七千零三十一万一千一百七十八年)
目前宇宙学理论和据其对观测数据分析的综合结论是宇宙年龄为 :e+10 年 --- 2e+10 年?
宇宙的总能量=( n) J(G) J =(7.7577806787995708 e+60)(0.4909090909090909 e+10 J)
= 3.8083650605016071e+70 J
关于宇宙的总能量没有直接观测的数据。
但宇宙的总能量和总质量之间存在着一种数量关系,这个关系就是相对论的质能公式。根据目前观测到的宇宙质量(宇宙可观测质量仅占宇宙总质量的约5%左右) 和质能关系式,可以计算出宇宙总能量为:
(1.986e+51 kg ) (2.9979e+8)^2 m^2 s^-2 / 5% = 3.5698 e+69 焦耳。
这个数值和理论值的差异是由上述宇宙可观测总质量的观测数据的不确定性造成的。
宇宙的总动量=( n)|P(G)
=(7.7577806787995708 e+60) (16.3636363636363636 kg m s^-1 ) kg m s^-1
=1.2694550201672023e+62 kg m s^-1
关于宇宙的总动量没有直接观测的数据。
但这个结算结果可以用动量的物理学定义给出间接的证明。
动量定义为质量乘以速度,而 1.2694550201672023e+62 kg m s^-1
= (4.2315167338906745…e+53 kg) (2.9999999635932076…e+8 m s^-1) = 宇宙总质量 × 光速。
注:这个结果只是表明了宇宙总动量和宇宙总质量和光速之间的一种数量关系,据此认为宇宙的总质量以光速运动是缺乏观测依据的,而且在理论上也不充分。笔者在以前的文章中曾做过误解,在此更正 。
提问:宇宙演化终结时还存在完备时空吗?
回答:宇宙演化终结对应着第0.55e+86个完备时空的破裂,宇宙的所有真空(0.5454545454545454e-7Va)全部耗尽,物质因失去真空的存在也全部解体并瞬间消失,其所含信息构成了一个完备信息世界(这个信息客体中含有0.55e+86个信息单位,内涵宇宙在其演化过程中所有发生事情的信息。它已不是完备时空(不再含有真空和物质),但它具有一个完备时空的特性,即其时空数值等于1 。
下面论述摘自“物理学的新发现(10)(续)--- 宇宙信息体” / 当宇宙信息模 i =0.55 e+86 时,我们这个宇宙到达了其演化的终点,我们这个宇宙所持有的最后一个真空量(Va / 0.55 e+86)被耗尽,真空的时空形式消失,随即实体化宇宙的所有物质全部瓦解崩塌,瞬间消失(因为 kg = Va s^-2 , 而Va 在我们这个宇宙中已不存在);G泡破裂物理过程将永久关闭 ,时间将停止,我们这个宇宙的演化过程就此终止;宇宙信息体纳入最后这一宇宙时刻宇宙中所有发生事件的信息,嬗变为一个拥有0.55 e+86 个信息单位 ,代表着宇宙在其演化的历史中(2.351661113361130 e+35年)所有发生的事情的信息的完备信息世界,在这个信息世界中所有这些信息单位具有相同的时空形式s^-2 , 但具有不同的信息内容s(i,i-1)^-2 ;其逻辑形式回归到初始形式---物理学公理。
宇宙真聪明!它将其演化过程中所有发生的宇宙事件以质量的形式暂存,并在最后一刻抛弃和消失掉所有的这些物质形态;宇宙真伟大!它将这些宇宙事件的信息严格按其所发生的时间,空间关系和事件发生的关联顺序精密保存,一个都没有丢失,一点也没有遗漏并将所有这些宇宙事件以信息的形式浓缩于一个完备信息世界之中,永恒珍藏 !永不消逝 !/ 摘录完(有个别修改)。
提问:太极的哲学思想在这个新理论中起到了什么样的作用?
回答:太极的哲学思想在这个新宇宙理论建模时虽然只使用了一次,但起到了一个关键的判定作用。在确定完备时空(G泡)的物理组分时出现了两种情况:
1,将完备时空定义为真空Va和时空结构 |M(G)| s (i,i-1)^-2,可以实现数值的对称
2,将完备时空定义为宇宙模 |M(G)| Va和时空结构 s (i,i-1)^-2,不仅可以实现数值的对称,而且还可以实现时空结构的对称,因 |M(G)| Va = Va / kg = |G|m^3 / |G|m^3 s^-2 = s^2
在面对在这两者之间做出选择的时候,太极思想弹出,明确指示:选择2。
太极的哲学思想的这个作用是其它任何哲学思想所不及的。西方人的宇宙观是上帝创世,东方人的宇宙观是宇宙源于太极。西方人在上帝的指引下,对人类的科学发展作出了创世般的巨大贡献,却嘎然止步于揭示宇宙本原之前。东方人因长期处于禁闭状态,自然科学思想落后于西方人,但却能在太极思想的指引下睡狮猛醒,先于西方人对宇宙基元和宇宙本原作出了完整的物理学描述,并将基本上由西方人发展的物理学和宇宙学的理论基础统一到了物理单位和物理量的时空结构之上,并由此追寻到了宇宙起源和演化的基本物理存在 --- 完备时空,这的确很有意思。这只能说明近100年来,东方人在对这个宇宙的认识上一直处于一种似睡非睡的状态,实际上天天都在消化和吸收西方人取得的科学成就,一直在悄悄地对这些成果作出整理和归纳,时辰一到,就会突然发力,宇宙基元(完备时空)和宇宙本原(宇宙信息体)就会同时成为这种厚积薄发的结果。这样的结果最好,人类并用西方人和东方人的自然科学和哲学思想精髓最终对这个宇宙给出了完整和准确的物理学描述。
下节课我们继续考察宇宙的量子化性质,并对宇宙总尺度物理特性进行全面的计算验证,使用宇宙总体物理特性方程计算宇宙主要的物理特性数值(共20项,其中包括宇宙微波背景辐射的主要物理特性数值)。
参考书籍
1 ,物理学词典 徐龙道 等编著 北京科学出版社 2004年
2 ,近代物理学 王正行 著 北京大学出版社 1995年
3 ,广义相对论引论 俞允强 著 北京大学出版社 1997年
4 ,黑洞与弯曲的时空 赵峥 著 山西科学技术出版社 2000年
5 ,量子物理 史斌星 著 北京 清华大学出版社1982年
作者网页名称; 宇宙反馈论 (英文检索名称 universefedback)