蒋春暄空时图是划时代的


 

本文回答网友蒋春暄不是学习物理的,为什么他研究超光速、引力、宇宙膨胀等重大问题。在国内外物理杂志发表论文。

1908921日闵考夫斯基在科伦德国自然科学家和物理学家80届会议发表空间和时间演讲[1]。他把空间和时间统一起来研究达到改变空间和时间思想,用图具体实现这种思想,分为类时区和类空区,受到爱因斯坦高度评价。后来在书本上称为闵考夫斯基空时图1923年收集在相对论原理论文集中,这论文集共收集11篇论文,洛伦兹两篇,闵考夫斯基一篇,爱因斯坦七篇,Weyl一篇。这十一篇论文奠定了相对论的基础[1]

在文化大革命中,大家都在宣传毛泽东思想,根据对立统一规律,在正必有负,反之也行,我写一文用毛泽东思想创立一门新型数学”[2]。到处张贴、结识一些数学爱好者。他们对我帮助很大,这就是我后来证明费马大定理的数学基础。本文1968年发表在清华大学井岗山小报上。当代最著名理论物理学家吴咏时(他现在美国)来信,你这种数学可以表示相对论中空间和时间。利用光速为常数,用算子j把空间和时间联起来变成一个数,作出蒋春暄空时图。写一文亚光速和超光速映射理论”[3]。这是中国第一篇讨论超光速论文[4]。在中国第一次把超光速粒子命名为快子,亚光速粒子命名为慢子蒋春暄空时图是划时代的发现,它将流芒百世,它比“闵考夫斯基空时图”更好描述空间是和时间的特性。

闵考夫斯基和蒋春暄都是数学家,而不是物理学家。他们得出结果对物理研究起很大作用,说明数学研究对物理学起决定性作用。我利用这个图研究空间和时间,首先提出“快子和慢子共存原理”。慢子可转变为快子,快子也可转变为慢子。快子无静止时间,无静止质量,快子是不可测量的粒子,没有因果律。整个宇宙是由快子和慢子构成的。从蒋春暄空时图我们可推导出亚光速所有的结果即爱因斯坦狭义相对论,它是正确的。也可推导出超光速所有的结果,这是人类第一次对超光速研究结果。

1976年证明慢子转动时产生离心力,而快子转动时产生向心力即引力。这两个公式具有相同形式,它们构成整个宇宙所有运动规律[5],证明宇宙是平坦运动。

我们找到新引力公式,从这公式可以推导出牛顿万有引力公式,引力传播是超距作用(action at a distance),爱因斯坦说引力是光速传播是错误的。

2001年在美国发表强力和引力统一公式”[6]。这样就完成强力和引力统一问题。并计算了中子和质子半径R=1.55×10^(-15)厘米[67]。电磁力和引力有相同公式,它们也是快子在起作用。

2004年我发现引力子可转变为静止质量,这样星体质量增加,离心力加大,它向外膨胀,整个宇宙都在膨胀。我们建立宇宙膨胀理论,不需要暗物质和暗能量,希格斯粒子不存在。我们得出惯性质量不等于引力质量,广义相对论的基础是错误的,从奇点理论得出黑洞理论也是错误的。万有理论(A theory of everything)是把广义相对论和量子力学的调和弦论,也是错误的。欧洲核子研究中心的大型强子对撞机不会得出任何有价值的成果,不会找到希格斯粒子。我们认为月亮中心、地球中心、太阳中心是另一种新物态,它的强引力比核子内强引力还要大,有巨大能量,如果放出来,可以把月亮地球熔化。我们可以解释宇宙很多大星体都发光的原因,恐龙的消失可能是由于地球中心巨大能量放出而引起的。国外超光速研究,1962Bilaniuk等提出“Meta”相对论[8]。从不变量得出快子具有虚质量,全世界掀起超光速热。但到今天仍没有被正统物理学家所接受,也没有一个完整理论,仍认为快子是虚质量。

前杜邦院士沈致远([email protected])指出,早期在研究核子强相互作用时发现,将粒子当作弦可以解释一些物理现象,但存在超光速粒子等问题,而未引起主流物理学家注意[9]。虽然快子在理论上是允许的,许多物理学家还是不太喜欢它[10]。在讨论量子理论时,快子概念将会遇到更大的麻烦[10]Schwarz指出有可能通过选择理论形式使其不包含任何快子。这种快子同基本原理不相协调[10]Green指出在量子理论中看来是无法赋予这种快子任何物理意义的。我们不知道如何使得快子的理论具有意义,在理论中消除快子,这样理论就自洽了[10]

弦论是物理学家在玩数学游戏,弦论者提不出任何实验验证,只是纸上谈兵,这是爱因斯坦研究广义相对论思路的发展。在数学中找物理学规律。目前国际一批庞大弦理论队伍。他们还要继续研究下去,但是这个题目没有任何前途。下一步物理学就是要研究占整个宇宙一半的天地:快子世界。

从“蒋春暄空时图”得出结果完全有实验根据,预测结果将被实验验证[11]蒋春暄空时图流芳百世的,划时代的。

为了了解国际动态,把沈致远一文作为附录。

 

参考文献

[1] H. A. Lorentz, A. Einstein, H. Minkowski and H. Weyl, The Principle of Relativity, Dover Publications, Inc. 1952, pp73-91.

[2] 蒋春暄,用毛泽东思想创立一门新型数学,清华大学井岗山,1968

[3] 蒋春暄,亚光速和超光速映射理论,物理,4119-1251975

[4] 艾小白,超光速运动的过去、现在和未来,自然杂志23311-3162001

[5] 蒋春暄,关于引力本质的探讨,北京天文台刊,731-381976

[6] Chun-Xuan, Jiang, A, unified teory of the gravitational and strong interactions, Hadronic J., 24. 629-638(2001)

[7] Chun-Xuan, Jiang, Determination of proton and neutron radii,Aperion, 3. 126 (1996).

[8] O. M. P. Bilaniuk, et al, “Meta” Relativity, Am. Journ. Phys., 30. 718(1962).

[9] 沈致远,弦圈之争:基本粒子研究进入战国时代,科学,593期,42-452007

[10] 戴维斯等编,廖力、章人杰译,超弦——一种包罗万象的理论,中国对外翻译出版公司(1997),p9, p61, p99, p101.

[11] Chun-Xuan, Jiang, An equation that changed the Universe, to appear.


弦圈之争

基本粒子研究进入“战国时代”

作者:沈致远

     
    弦代表超弦理论(简称弦论),圈代表圈量子引力论(简称圈论)。两者均为“万物之理”(Theory of everything)之候选者。
    万物之本是什么?自古引人遐思。19世纪才有实验根据,20世纪步步深入:分子、原子、原子核、核子、电子、夸克……1970年代物理学家从已知的基本粒子及其相互作用总结出标准模型。这是一个非常成功的理论,为许多实验所证实,有的竟达到百亿分之一精确度!但有两个缺点:一,其中包含人为设定的几十个参数,不知其所以然;二,虽然在四种作用力中已将电磁力、弱力、强力统一起来,引力却顽固地拒绝统一。
    物理学家深信天道归一:四种力是统一的,在夸克和电子等基本粒子后面肯定有更基本的东西。于是兵分两路向万物之本进军。
    一路是弦论的大兵团,人强马壮声势浩大。经过两次“超弦革命”,聚集了号称“全世界最聪明”的物理学家和数学家数千人,发表论文以万计!弦论认为:万物之本是极其微小(普朗克长度10-35米)的弦(String),在9维空间中飞快地振动。现实空间只有3维,多出的6维空间卷曲隐藏起来了。弦不同的振动式样相当于不同的粒子。一言以蔽之:万物皆弦。
    另一路是游兵散勇,除圈(Loop)论外,还有旋子(Spinor)、扭子(Twistor)及非互易几何(Non-commutative geometry)诸论。圈论比较像样,从事者也仅数百人。圈论由宾州州立大学阿许特卡(Abhay Arshtekar)于1980年代提出。圈论认为粒子是空间的拓扑形体。一言以蔽之:万物皆形。
    早期在研究核子强相互作用时发现,将粒子当作弦可以解释一些物理现象,但存在超光速粒子等问题,未引起主流物理学家注意。1984年,许瓦兹(John Schwarz)等人解决了存在问题,并发现弦论中自动出现引力子。物理学家看到苗头蜂拥而至,此为“第一次革命”。弦论从冷门一变而为显学,不久又出现新问题:弦论有五种不同版本,不知何所从。1995年,威腾(Edward Witten)在洛杉矶集会上提出“M-理论”:9维空间中弦论五种版本在10维空间中是等价的,除弦以外还有膜(Brane)等。人心大振,声势空前高涨,此为“第二次革命”。
    第二次革命后又十几年过去了,弦论基本方程仍付阙如,其可能方案竟然有10500之多,相应于10500个宇宙!批评者讥讽说:弦论从万物之理变为“任意之理”(Theory of anything),弦论者总可以变出一个理论使之与实验符合。无法证伪,就不是科学!
    二十多年来,弦论和圈论等各自发展。最近风云突变,圈论者推出两本书。一本是《物理学之困境》,作者施莫林(Lee Smolin)是哈佛大学物理学博士,从事弦论研究多年,后改弦易辙做圈论,反戈一击:弦论没有实验证明,连实验方案都提不出来,这一击正中要害。另一本是《甚至称不上错》,作者吴易特(Peter Woit)是普林斯顿大学物理学博士,现任哥伦比亚大学数学系讲师。书名就竭尽讥讽之能事:弦论根本不是理论,连错都不够格!
    批评弦论不自今日始,不乏大师级人物。诺贝尔物理学奖获得者费因曼(Richard Feynman)说过重话:“弦论者提不出实验,只会找借口。”2004年诺贝尔物理学奖获得者、威腾的导师格罗斯(David Gross)曾是弦论的热烈支持者,最近在一次集会上说:“我们不知道自己在说什么!”
    两本书的出版,引起公众注意。弦论不甘示弱,著名弦论学者哥伦比亚大学教授格林(Brain Greene)在2006年10月20日《纽约时报》以长文进行反驳,题为“弦上的宇宙:不要放弃最有希望的物理学理论”。其主要论点:弦论继承爱因斯坦未竟之遗志,积累了丰富的经验,建立起美丽而严密的数学体系,是统一四种力的最有希望的理论。格林承认缺乏实验证据是严重问题,他寄希望于将在2008年开始运行的欧洲巨型强子对碰机(LHC)或许能作出支持弦论的实验结果。对“弦论二十多年未出成果”的批评,他嗤之以鼻。平心而论未可厚非,科学史上难题有数百年未解的,何况目标是“万物之理”,如轻易到手,反倒是非常奇怪。
    弦论的大问题是实验验证,弦的尺度是10-35米,以实验直接验证,所需粒子加速器比银河系还大!弦论提出的一些间接实验方案至今无一成功。
    最近我对两位作者进行专访。我问施莫林:圈论和弦论有无共同之处?他说:“圈论可以帮助弦论成为不依赖于背景的理论。”我说:弦论发展出许多数学工具,圈论可以借鉴。他表示同意。我又问:圈论的3维空间和弦论的多维空间是否相容?他说:“圈论并不排斥多维空间。”我再问:圈论有没有提出可行的实验?他说:“预言光子速度随其能量增大而变慢,可由天文观测检验。”
    我问吴易特:你对格林的反批评有何评论?他说:“格林会错了意,施莫林和我都没有要求放弃弦论,只是主张给圈论等以一席之地。”弦论者常用一句话堵批评者之口:“这是镇上惟一的游戏。”公然无视其他理论的存在,这种霸道对科学发展有害。我说:你在书中批评弦论有10500不同版本,说明弦论缺乏选择规则,有朝一日发现选择规则,不同版本定于一尊,可能吗?他说:“从历史看,弦论发展趋势是版本不断增加,这种可能性不大。”我说:科学史上的重大突破有些出乎意料之外:19世纪末,没人预料到量子力学的出现;20世纪初,如爱因斯坦未提出狭义相对论,别人也会提出,但广义相对论没有人料到。吴易特说:“是的!你说的可能性不能排除。”我说:如“万物之理”确实存在,其生母可能是弦论、圈论,或者现在还不知道的什么论,很可能是诸论之杂交。
    我问两人对今后发展的看法,他们说:大家都在等待,企盼LHC开始运行后能给出新的实验结果,为基本粒子研究指明方向。吴易特加了一句:“如LHC未发现新结果,就不知道该怎么办了。”
    学派之间通过争论互相砥砺,有益于科学的发展。但这次争论有所不同,除学术歧见外,还有社会因素。弦论是显学,占据一流大学物理系要津,几乎囊刮了这方面的研究经费。圈论等缺乏研究经费,年轻的粒子物理学家如不做弦论,求职非常困难,资深的也难成为终身教授。
    弦圈之争公开化标志着基本粒子研究进入战国时代,群雄并起百家争鸣当可预期,这是大好事,科学从来就是在不断挑战和竞争中发展的。自从标准模型提出以后,二十多年来基本粒子研究进展甚微。LHC的建成和非弦论诸学派之崛起可能是一个转机,我们殷切期待20世纪物理学蓬勃发展的局面能在21世纪再现。