探索真实的全息宇宙时空世界

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宇宙学家亚力山大·维勒金说：“有非常多的平行世界，在那里，戈尔(美国前副总统，后来在与小布什的总统竞选中落败)是美国的总统，而埃尔维斯·普雷斯利 (摇滚巨星猫王)还活着。” 霍金正是和维勒金一起发展了平行宇宙的想法。广义相对论在大爆炸初始失效的原因是它没有和不确定原理相合并。爱因斯坦基于“上帝不玩骰子”的论断而反对量子理论中的随机因素。然而，所有证据表明上帝完全是一名“赌徒”。霍金认为，人们可以将宇宙看做一个庞大的赌场，在每一个场合下骰子都在滚动或者轮子都在旋转。宇宙的情景也是一样。当宇宙尺度很大，正如它今天这样时，骰子被投掷的次数极为巨大，其平均结果就会得出某种可预见的东西。这就是为什么经典定律对于大系统有效的原因。当然，宇宙尺度非常微小时，正如它在临近大爆炸的时刻，投掷骰子的次数很少，而不确定性原理则非常重要。
因为宇宙不停地投掷骰子，它就不像人们以为的那样仅仅存在一个历史。相反地，宇宙应该拥有所有可能的历史，每种历史各有其存在的概率。
霍金还设想自己到了另一并行宇宙。然后，所发生的一切就如他在科幻小说《星际旅行》中所经历的一样：霍金和牛顿、爱因斯坦玩扑克，玛丽莲?梦露坐在他的旁边。“任何一个想得到的故事都会在其中的一个宇宙中发生，”霍金说，“肯定有这样一个故事，在其中我和玛丽莲?梦露结婚了。也有另一个故事，在那里克娄巴特拉(埃及托勒密王朝末代女王，貌美，有强烈的权势欲望，一开始是恺撒情妇，然后与安东尼结婚，安东尼溃败后又欲勾引屋大维，未遂，以毒蛇自杀)成了我的妻子。”
简单来说宇宙由不规则的量子组成，万物由不规则的分量子组成，还有一位宇宙学家杜治说的不规则属更大层面，量子力学认为世上不止一个宇宙，有些相似，有些不一样，有些空间和我们的空间只相差一颗光子或量子，差别较大的不会见到我们，有些甚至没有我或没有某个国家的存在。这是以不规则定律所作的大胆推论，杜治认为每颗量子代表一个空间，他说的不是梦话，他有真凭实据，而且是物理学生必会做的著名实验，这个实验历史悠久，源自1909年。在实验中要有光源（光束型），光源会被镜子反射到这些缝隙里去，隔片上有两缝隙，在摄影机里可以看见那初步形成的交错图案，所谓交错图案就是镜头中间一组昏暗的条纹，有两条缝时才会出现。因为有两条缝时，光源就会分走两边，然后就像涟漪交错，有时候涟漪会融合，有时会互相抵消产生条纹，如果用滤镜将光的强度减弱至只有一颗光子能穿越缝隙，在液体氮下就会清楚看见一束光，在氮气下光束四散，去到滤镜前便停止，而滤镜隔开了肉眼所见的一切，但摄影机会拍摄到流过去的光子。光子一颗一颗的穿过夹缝，因此在萤幕上该只见到两条明亮的线，而不是会交错的条纹，但事实上并非如似，从电脑中可看到提示中的条纹结果。
做这个单光子实验时，多颗光子所造成的图案，在强光下完全一样，人们想不透个中原因，书本中所读到的理论是由于光子是粒子，也是波纹，但现在才发现那是谬论。光子其实既固定同时又四散，杜治认为单一的光子能造出条纹，是因为附近另有肉眼看不见的光子，我们看不见的光子是另一个空间的光子，这宇宙在我们附近撞击原有的光子，令它们改变方向，这实验结果是杜治所见过最古怪的。它充份证明了世上不止有一个宇宙空间而是有非常多的平行宇宙空间存在，否则不会有以上的实验结果。
最新的超弦理论研究还指出，宇宙相当于全息成像的产物。例如马尔达塞纳的模型认为4维的场可以认为是5维场的全息投影，就象激光全息摄影中三维物体被投射到二维的平面上一样。在全息的宇宙里，某一体积内所有事物的信息会以某种方式显示在表面。全息成像与意识有关吗？有过这样一个现象。'
全息图像是“编码”到一种特殊玻璃上的三维图像。这样制作的图像有一种特别的效果，即它虽然是做在平面上的，但是如果在激光照射下人眼从某个角度看去，图像却是三维立体的。
2007-2-12 06:17回复
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全息图像的奥秘在于它使用“单向”的激光，在激光中，光子都朝同一个方向运动，在拍全息照片时，拍摄物体被放在黑暗中，用一束激光向它照射。实际上是分开的两束激光，一束射向物体，一束射向一面镜子。一半的光子被物体的轮廓反射回来，另一半被镜子反射回来。所有的光子又都射到感光的全息玻璃片上。玻璃片中的分子随即改变了颜色深浅。这样所形成的图像在激光的照射下呈现出三维立体的效果。
这真是个奇妙的过程，好像在某种程度上从物体上反射回来的光子可以与从平面镜上反射回来的光子相互“沟通”似的。不过这样来解释这种现象是受人争议的，因为一般物理学原理也能解释这一过程。 -g
真正令物理学家们震惊的还是全息照片玻璃摔碎时发生的现象。全息照片的碎片并没有变成拼图似的小片；可以拼在一起恢复原来的画面，而是每一个小片中都显示出整个画面。根据传统物理学的定律知识，这是不可能发生的。这一小片玻璃中的每个分子瞬间就改变了外观，却没有直接的物理作用能够解释这种变化。这一发现暗示着在一个更深的或者是非物质的层面上，甚至是简单的无生命的无机玻璃分子都知道它们自己的角色，它们有自我意识，知道自己的状态，并知道它们在整体中的地位。这也暗示着这些玻璃分子有集体“记忆”，并且它们之间还能交流沟通。要不是这样，单个的碎片又怎能知道该重组成什么样的图像呢？ 当然人的意识是否单独存在还有着很大的争议，但是某些人的意识是可以做时空旅行的！~4          世上有其他不同空间存在，这对意识时空穿梭是可能的，如果做意识的时空旅行，意识回到过去是不一定会回到自己的空间，而是到了别的平行宇宙空间。
但是要身体的时空旅行就需要用相对论来阐释宇宙结构，又要用量子力学来阐释当中细节，但这理论互有矛盾，因此要有一套能结合两者的新理论。
回顾人类时空观的发展，可以分为三个阶段。牛顿由经典物理学的成果出发，把宇宙看成是机械的，看成是一个以固定规律运转的精密的机器，比如地球围着太阳旋转，星系如同一个巨大钟表的很多齿轮。这就是机械的时空观，是绝对时间、绝对空间的框架体系，把时间与空间完全割裂开来；第二阶段，以爱因斯坦的相对论为基础，摒弃了牛顿的绝对时空的概念，将空时结合起来建立了相对论时空观。对于任何一个惯性系，时间是用相对于这个惯性系静止的、同样构造的钟来度量的。广义相对论时空观还取消了惯性系的概念，以弯曲的空间概念把物质、运动、时空联系在一起，否认了时间、空间割裂的思想。但是爱因斯坦的相对论是描述静态的、孤立的、均匀分布的时空，没有建立高维动态空时流形的物理概念，没有分析时空结构的演变。而且新的观测事实，如水星进动、X射线爆发源对爱因斯坦的广义相对论发起了挑战；第三阶段，现代科学已经认识到我们存在的时空世界事实上是十分复杂的，决不是只存在着我们人类用肉眼可以感知到的空间。在这基础上，人们发展了现代时空理论。
最新的超弦理论研究还指出，宇宙相当于全息成像的产物。例如马尔达塞纳的模型认为4维的场可以认为是5维场的全息投影，就象激光全息摄影中三维物体被投射到二维的平面上一样。在全息的宇宙里，某一体积内所有事物的信息会以某种方式显示在表面。全息成像与意识有关吗？有过这样一个现象。'
全息图像是“编码”到一种特殊玻璃上的三维图像。这样制作的图像有一种特别的效果，即它虽然是做在平面上的，但是如果在激光照射下人眼从某个角度看去，图像却是三维立体的。
全息图像的奥秘在于它使用“单向”的激光，在激光中，光子都朝同一个方向运动，在拍全息照片时，拍摄物体被放在黑暗中，用一束激光向它照射。实际上是分开的两束激光，一束射向物体，一束射向一面镜子。一半的光子被物体的轮廓反射回来，另一半被镜子反射回来。所有的光子又都射到感光的全息玻璃片上。玻璃片中的分子随即改变了颜色深浅。这样所形成的图像在激光的照射下呈现出三维立体的效果。
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这真是个奇妙的过程，好像在某种程度上从物体上反射回来的光子可以与从平面镜上反射回来的光子相互“沟通”似的。不过这样来解释这种现象是受人争议的，因为一般物理学原理也能解释这一过程。 -g
真正令物理学家们震惊的还是全息照片玻璃摔碎时发生的现象。全息照片的碎片并没有变成拼图似的小片；可以拼在一起恢复原来的画面，而是每一个小片中都显示出整个画面。根据传统物理学的定律知识，这是不可能发生的。这一小片玻璃中的每个分子瞬间就改变了外观，却没有直接的物理作用能够解释这种变化。这一发现暗示着在一个更深的或者是非物质的层面上，甚至是简单的无生命的无机玻璃分子都知道它们自己的角色，它们有自我意识，知道自己的状态，并知道它们在整体中的地位。这也暗示着这些玻璃分子有集体“记忆”，并且它们之间还能交流沟通。要不是这样，单个的碎片又怎能知道该重组成什么样的图像呢？ 当然人的意识是否单独存在还有着很大的争议，但是某些人的意识是可以做时空旅行的！~4          世上有其他不同空间存在，这对意识时空穿梭是可能的，如果做意识的时空旅行，意识回到过去是不一定会回到自己的空间，而是到了别的平行宇宙空间。
但是要身体的时空旅行就需要用相对论来阐释宇宙结构，又要用量子力学来阐释当中细节，但这理论互有矛盾，因此要有一套能结合两者的新理论。
回顾人类时空观的发展，可以分为三个阶段。牛顿由经典物理学的成果出发，把宇宙看成是机械的，看成是一个以固定规律运转的精密的机器，比如地球围着太阳旋转，星系如同一个巨大钟表的很多齿轮。这就是机械的时空观，是绝对时间、绝对空间的框架体系，把时间与空间完全割裂开来；第二阶段，以爱因斯坦的相对论为基础，摒弃了牛顿的绝对时空的概念，将空时结合起来建立了相对论时空观。对于任何一个惯性系，时间是用相对于这个惯性系静止的、同样构造的钟来度量的。广义相对论时空观还取消了惯性系的概念，以弯曲的空间概念把物质、运动、时空联系在一起，否认了时间、空间割裂的思想。但是爱因斯坦的相对论是描述静态的、孤立的、均匀分布的时空，没有建立高维动态空时流形的物理概念，没有分析时空结构的演变。而且新的观测事实，如水星进动、X射线爆发源对爱因斯坦的广义相对论发起了挑战；第三阶段，现代科学已经认识到我们存在的时空世界事实上是十分复杂的，决不是只存在着我们人类用肉眼可以感知到的空间。在这基础上，人们发展了现代时空理论。
一、现代时空论及量子物理时空观
现代时空论的观点是宇宙是由各种不同维度的空时结构组成。高维空时流形的实质是负能量流，即空间的实质是能量流]{2}比如超弦理论认为：真实的时空是高维的，可能是10维，也可能是26维等。
若以10维的为例，量子力学认为一切粒子均有波动性，其波长为λ＝h/p,其中p为动量，h为普朗克常数。若粒子的波长比空间尺度L大许多，则这一维必将被紧致。根据卡鲁查克莱因理论，要在紧致后的4维时空中获得正确的引力常数G，则其余6维的尺度L 都要在普朗克线度lp之内（lp=h/(mp, Ec)，其中分母表示动量）。由此可见，要探测余下的这6维时空，则发射的粒子应具有大于(mp, Ec)的动量，这样使得λ 关于量子物理时空观，著名的量子物理学家、牛津大学教授德伊兹教授作了最好的表述，他说：“量子力学本质上是关于多个平行宇宙的解释，有些宇宙和我们这个宇宙很相似，而另一些则很不一样。在我们附近的宇宙可能只跟我们宇宙相差一个光子，而最远的那些宇宙则跟我们的宇宙完全不同。”，“现实世界并不是由一个宇宙构成，但是我们只能在它的一个层面上活动。”2#另外近十余年来，随着量子物理学和广义相对论的交汇，特别是规范场理论中对称破缺相变的最新进展，现代宇宙学提出了许多宇宙形成假说。宇宙大爆炸理论、暴胀宇宙论和宇宙弦理论就是这些理论中很重要的一部份。例如，根据1983年A.Linde提出的混沌暴胀宇宙模型，极早期宇宙中存在着若干个空间畴，每一个空间畴将作指数膨胀，形成大小超过可观测宇宙的微宇宙泡。每一个微宇宙泡可以演化为一个对应的宇宙，而我们生活的这个宇宙只是由其中一个微宇宙泡暴胀演化而来的。
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这些宇宙是连通的。根据1935年爱因斯坦提出的“虫洞”（Wormholes）理论。虫洞能扭曲空间，是宇宙的隧道，可以令原来相隔亿万公里的地方变成近在咫尺。也就是说不同的子宇宙空间可通过虫洞联结，但“虫洞”的引力极其大，以至于可以毁灭所有进入它的物质，只有人的意识可以从“虫洞”中去通往其它世界。 !
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二、多层面时空论 9
如前所述，现代科学已经认识到了多个时空的存在，并提出了以上各种理论，但是这些理论还存在很多问题。比如对于宇宙大爆炸理论，我们无法解释0~10^-43秒之间宇宙是什么状态？为什么极早期宇宙中粒子和反粒子数目不对称？为什么宇宙中光子数和粒子数之比为10^-9数量级[1]？1964年发现的所谓的“大爆炸火球”，在1992年后的观测中有温度的波动，即其密度是在密与疏之间波动，这与宇宙大爆炸理论的推论不相符。 !RXY7
又例如，1997年1月9日，权威科学杂志《Nature》上的一篇关于星系分布的文章指出，超级星云是按规则晶格排列的，每个长方形的格子边长三亿六千万光年。据Estonia的Tartu观测中心的J.Einasto博士报导，超级星云的整个分布就象一个三维的棋盘。1990年2月，英国Durham大学天文学家T.J.Broadhurst和一个多国科学家组成的小组，在范围不大的一块天空区域向纵深观察，观测范围至60亿光年。他们使用一种笔心式(Pencil Beam)扫描仪器确定，星云间是以3亿光年间隔的密度按周期分布的。天文学家已经知道星系会组成片状或丝状的星云，围绕着没有星系的空间运转，但周期性的结构却是非常出乎意料的。所有这些观测结果向我们原先对宇宙的认识提出了挑战。根据宇宙大爆炸理论，星云应该是随机地分布在整个宇宙中的。加州大学伯克利分校的Marc Davis博士说，如果星系的分布真的是周期性的，那么完全可以说，我们对宇宙的早期情况实际上一无所知。 "}5D
超弦理论也存在困难，比如弦论提出的量子色动力学（QCD）的标准模型能把强作用力、弱作用力、电磁力统一起来，但很难将引力也统一进去[7]。再有，是不是宇宙间就只存在这四种基本作用力？宇宙间的γ射线超能爆发就不能简单归结为这四种力的作用。超弦理论对此也无法解释。另外，弦论中维数的概念本身没有解释宇宙演化的物理本质，它的结论是不可检验的（物理学家必须建造一个周长为1000光年的粒子加速器，而整个太阳系的周长才一光天）。超弦理论在物理学领域把数学工具用到了极致，被称为“数学之舞”，把宇宙的演化变成了纯“数学游戏”，甚至失去了物理意义，成了“美学”的作品。 @q
总之，现在人类对于宇宙、时空的认识还是很不完善的。 *Y
事实上，现代时空论也已经认识到空间的实质是能量流[2]。另外量子力学告诉我们，微观粒子在不同条件下可以分别表现出波动性和粒子性，此即“波粒二象性”。然而在亚原子层面，波粒的分界消失，物质不能只被作为其中的一种来解释，它们既是波又是粒子。波是一种能量，它不表现为我们可见的粒子状态，但是不能说它不是物质。此时物质的概念发生了变化，也就是说能量也是物质。爱因斯坦相对论的质能关系式E=mc^2告诉我们，物质的质量是能量的一种表征形式，所以物质即能量。物质与能量是统一的，“波粒二象性”就是这种统一性的证明。既然能量是物质的本质，那么也就是宇宙的本质。宇宙从根本上来说，就是由能量构成的。
现代科学已经认识到，物质是由分子、原子、原子核、电子、质子、中子、各种介子、超子、共振态粒子、一层一层一直到中微子等组成的[8]。宇宙不同层次中各种物质状态维持依靠的是能量，粒子越微观，能量越大，宇宙的演化就是能量在同一层次间、不同层次间的相互作用、转移和转化。不同层次能量包括：庞大天体（宇宙岛、银河系、恒星系）的运动动能、我们周围物体的机械能、生物能、分子间的作用能（如热能、化学能）、原子间的作用能（如核能）、被夸克禁闭的空间的能量、中微子放射能（可轻松穿透1000光年的钢板），还有更微观的及更宏观的未被认识的能量状态等。晶体和生物分子之间对应几电子伏特；一般无机和有机分子对应几千电子伏特；原子核对应几百万电子伏特；质子、中子对应几十亿电子伏特；夸克、中微子对应更强大的能量级别，是现有科技水平无法探知的。
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现代科学只能研究微观粒子的点状存在，不能看到微观粒子存在的整个面，是因为研究越微观的粒子要求越高的能量去探测。目前在实验室中的最高能量可以探测到中微子，虽然中微子离物质的本源相差还很远很远，但再往微观下去就无能为力了。而在微观上，物质内部不同粒子的不同整体层面、不同能量级别就构成了相应的不同空间。 a
现代物理学已经认识到普朗克常数h标志着宏观物理规律和微观物理规律的界限，是体现空间层次性的一个例证。任何物体都是存在于许许多多个同时同地存在的空间中。任何空间都有各自的时空结构和生命的特定存在形式，我们人感觉、接触到的基本上是分子构成的宏观物体，我们所在的是位于分子和星球之间的空间。事实上，现代科学还认识到，电子到原子核之间也是一个极其广阔的空间。现代弦理论的T对偶性，把一根弦绕着一个紧致维形成环圈时所出现的两类粒子（即振动粒子和环绕粒子），联系了起来。T对偶性理论认为，半径为R的圆的环绕粒子与半径为1/R的振动粒子是相同的，反之亦然。这样，如果宇宙缩小到小于普朗克长度（10^-35米），宇宙将转变为一个对偶的宇宙，随着原先宇宙的缩小而不断增大。因此在这样极小的尺度上，宇宙仍然看起来象大尺度一样。?
不同层次时空的能量层次存在差异，所以不同时空有不同的时空结构，宇宙特性在各层次时空的体现不同，就有不同的演化规律。海森堡的测不准原理（即不能同时地对微观粒子的坐标和动量进行绝对精确的测量）事实上就反映出宏观时空概念及规律已经不再适用于微观世界。试想，生物分子的能级只有几电子伏特，而到质子和中子则对应几十亿电子伏特，这样大的能级差异，必然暴露出宏观理论的局限性，必须要有适合高能量层次的新概念、新理论才行，否则就会遇到“螳臂当车”的尴尬。又如“宇宙遗失90%质量”这一问题，很可能就是把时间的概念不适当地用来描述不同层次的能量稳定状态，对能量的作用层次认识不足所造成的。显然宇宙中不只存在现有的能量形式。“γ射线超能爆发”之所以现有的物理规律难以适用，就是因为现有的规律是基于分子到星球之间这个空间层次得到的，而对于更高能量层次时空的现象就难以解释了。 不同层面的空间是客观存在的，不过肉眼看不到它，但是看不到并不意味着它们不存在。19世纪初意大利天文学家皮亚齐用望远镜发现了第一颗名为谷神星的小行星。但是，当这颗行星一接近太阳，就消失了。人们就说他的发现是虚假的。德国数学家卡尔?高斯听到这个消息后，根据皮亚齐的发现，用自己的计算结果，证实了谷神星所在位置。天文学家用望远镜朝卡尔?高斯所指方向看去，果然发现了这颗小行星。显然，如果当时没有卡尔?高斯的计算结果，人们就不会承认谷神星的存在。然而，不管你有没有计算结果，能不能看不到它，承认不承认它，它都是真实的客观存在，都是太阳系中的一个成员。
宇宙具有十分复杂的时空结构，另外层面的空间，我们现代科学水平还不能去深入研究，但却是实实在在客观存在的，有的现象从古至今都影响着我们这个空间世界，有待与人们的进一步探索。