新光學原理:宇宙膨脹的超光速之謎丨Web3時代猜想

2020-12-03 探索貓百家號

特別強調,本文純屬想像,原創作者:探索貓。

引言:存在,或許以後會演變成純粹依賴數學和邏輯就可以證明,或者換句話說,存在本身,只需機器通過算法證明。未來的愛因斯坦,或許只是算法網絡的虛擬大腦。——源自web3.0時代的感想。

以往物理諾獎通常授予能直接解決實驗問題或預言實驗現象的理論,但彭羅斯在今年的獲獎是諾獎歷史上第一次授予沒有直接實驗或觀測驗證的理論發現。這或許標誌著人類認知的某種進化:存在不僅僅是「感應到了」。

試想,引力波等等現在很多存在,也都只是間接的感應信息,人類藉助實體物理工具和方法論思維工具(數學為主,加其他已經經過檢驗過的經驗如還原論)間接證明人類肉體感應不到的存在,從伽利略開始已經有幾百年的歷史了。

看到一個問題:如果有一個光速10億倍的超級飛船朝宇宙一個方向飛行,會不會到達宇宙邊界?如果有一個光速10億倍(不考慮光速不可超越)的超級非常朝宇宙一個方向飛行,會不會到達宇宙邊界?如果宇宙有限大小,在宇宙的邊界穿越會發生什麼?

我有一個猜想:物質或許和時空本質是一回事。光是時空的波動,或許光和引力波本質是一回事。(當然如果真的是一樣的,那應該符合大統一理論了)。

哥本哈根詮釋與多世界理論之間的關係,就像託勒密地心說與哥白尼日心說之間的關係。

引力即彎曲空間,或許也是因為如此。

突然感到多世界理論是一個非常完美的理論。研究人、或者生命的「行為」,或許就是研究量子行為最好的參照。當被問及為什麼我們沒有感覺到自己在分裂時,多世界詮釋創始人埃弗雷特回答說,「你感覺到地球的運動了嗎? 」這個回答太好了,因為我們總是習慣的認為世界是按照某種「軌道」演進的,實際上並非如此。

1957年美國普林斯頓大學休·艾弗雷特三世(Hugh Everett III,1930年11月11日-1982年7月19日)最早提出多世界理論,他假設所有孤立系統的演化都遵循薛丁格方程,波函數不會崩坍,而量子的測量卻只能得到一種結果,也就是說,量子處於疊加態。艾弗雷特認為測量儀器與被測系統的狀態之間有某種關聯,稱之為相對態(relative state)。艾弗雷特語出驚人地表示,測量帶來的不是坍縮,而是分裂(Splitting)的宇宙。宇宙誕生以來,已經進行過無數次這樣的分裂。

多世界詮釋(英語:the many-worlds interpretation,縮寫作 MWI)是量子力學詮釋的一種。這個理論是這樣假設的:當一個量子粒子與另一個量子粒子發生碰撞,使得它們的波函數崩潰時,宇宙就會分裂或者分支。

多世界詮釋是量子力學詮釋的一種。它是一個假定存在無數個平行世界,並以此來解釋微觀世界各種現象的量子論詮釋,其優點是不必考慮波函數坍縮。該理論也被稱為相對狀態提法、艾弗雷特詮釋、普遍的波函數、多宇宙詮釋,或者多世界理論。

肖恩.卡羅爾在他的《Something Deeply Hidden》中,斷言量子力學不僅描述了微觀世界,而且描述了所有的現象,包括我們人類自己。他寫道,「量子力學不僅僅是對事實的近似,它是事實。」卡羅爾在某種程度上解決了證據的問題。他說,哲學家波普爾,普及了科學理論應該足夠精確,可以檢驗,或可證偽的概念,對艾弗雷特的假設有很好的評價,稱之為「對量子力學的完全客觀的討論。」

卡羅爾進一步提出,由於量子力學是可證偽的,多世界假說「是有史以來發明的最可證偽的理論」ーー即使我們永遠無法直接觀察到這些多世界中的任何一個。卡羅爾估計,自大爆炸以來創造的宇宙數量是2的10次方的112次方。

我一直感覺哥本哈根詮釋與多世界理論之間的關係,就像託勒密地心說與哥白尼日心說之間的關係。多重宇宙去除了「觀測者」,感覺似乎不「唯心」了,但又讓人覺得是「科幻」。

其實只要前提是基於觀測現象,那麼背後的解釋、理論都是有意義的,只要能作為認知工具,具有可重複性,就是有價值的工具。

從發展的角度看,多重宇宙的解釋一定是超過了哥本哈根詮釋,可以說更具「宏觀性」、「高度性」,甚至大統一理論就建立在多重宇宙理論基礎之上的。就像牛頓理論建立在哥白尼日心說基礎之上的那樣。

如果我給宇宙下一個定義,宇宙就是一個擴張的量子比特糾纏網絡,它不斷糾纏吞併新的虛無真空中的量子比特,形成宇宙膨脹。

光是時空的波動,即弦網密度波。當光臨近宇宙邊界時,弦網密度發生變化,如同直達高空的聲波達到地球外大氣層那樣,隨著弦網密度越來越小,光最後真正的消失,也不會「穿出」宇宙。

如果真的是這個猜想的話,那麼宇宙之外不存在「時空」,或者我們這個宇宙和其他宇宙之間不存在「時空」。

我認為,連時空也不存在的絕對虛無真空中,不存在光。光也無法在其中穿行。也就是說,我想最大的可能光其實也是需要「介質」的,這個介質就是時空,光在介質中傳播速度恆定,這個速度不受參照系影響,當然光速除外。時空是由量子比特相互糾纏構成時空網絡,這個時空網絡就是所謂「弦網液體」,光是弦網密度波,也有可能本身就是時空密度波,換句話說,可能光波和引力波是一個東西。

因為假設在連時空也不存在的絕對虛無真空中存在光,那就是真空並非弦網液體,光作為弦本身的移動(波動性也可以理解,類似一組渦旋在水中的移動),和弦網的密度波移動不是一回事,它在絕對虛無中移動沒有阻礙可以理解,但它到宇宙時空後,就會遇到充滿弦網的時空受到阻礙,光速應該這時會變化。

當然這是兩種完全不同本質的猜想。我們假設第二種可能性忽略,因為我不喜歡沒有介質的波動。那麼第一種,就是光運動的介質是「時空」,而常常所說的真空其實是時空。

現在來解釋一下為什麼不受參照系的影響:

核心的原因就是物質本身就是時空的一部分,物質和時空是一回事。這如同空氣中波的疊加只會使聲音的強度變大,但不會改變聲音在同種介質中的傳播速度同樣的道理。當然這是我的一個猜想,我看還有人想到用「引力場漂移」來解釋,雖然引力場作為光的介質這一點略微接近可能的本源,但解釋的複雜了。事物的本質越簡單越好,也是我們的經驗方法論。

現在有理論認為,構成宇宙的基本單元是量子比特,多個量子比特組合構成了弦,弦又是我們通常說的微觀粒子的基礎。也就是說,宇宙的基本單元是信息,信息是物質的基礎。

原本虛無中並不存在時間和空間,但存在著量子比特,量子比特之間相互糾纏形成弦,即微觀粒子,實際上虛無的真空中不停的產生各種成對的物質粒子,但很快又湮滅了,也就是說量子比特之間的糾纏是一個很正常的現象。

這種時空猜想的科學家們給時空的基本單元起了一個名稱「時空原子」,我認為可能就是原本虛無真空中的「量子比特」。新生粒子的量子比特繼續與虛無中的其他量子比特糾纏,不斷擴張,這個過程就是時空誕生的過程。隨著更多量子比特之間糾纏,時空的三維結構也就生成了,並且形成了糾纏的時空網,宇宙誕生了。

當我們看到蘋果從樹上掉下來,發生過了以後,不會再「回放」,蘋果下落的過程本身也是一種「存在」,這種存在應該是信息。而蘋果當然是物質,我們能看到它們應該也是信息的感應。或許下落的過程這種存在和蘋果本質上都是一回事。

那就是物質的本質是信息,微觀上猜想如量子比特互相糾纏組合而成的弦,我們能感應到是因為弦網密度的波動,如光。而物質運動的本質也是信息,我們能感應到是因為變化的弦網密度的波動。

類比這種過程,其實就像宏觀中的一列火車呼嘯而來,我們如果僅僅由聽來獲取火車運動過程一樣,用聲波的都卜勒效應,波的頻率變化來感應信息的不同。現在看相對論效應,可能就是都卜勒效應。有人或許有各種理由說並非都卜勒效應,但如果祛除掉這些理由中的各種參數,又會發現都卜勒效應可以等同於相對論效應。

所以說蘋果落地和蘋果是一回事。也就是說物質本身就是時空的一部分,打個比喻,如同漁網中那些扭纏起來的「網結」部分,這些結頭也是漁網同樣的材料。

現在已經有很多科學家認為,時空本身就是量子糾纏的結果。已經有人成功推導出了愛因斯坦方程即等效原理,這為時空動力學以及時空幾何可以從糾纏量子比特中生成提供了證據。如圖:獨立粒子(點狀)與其他粒子相互糾纏。這些糾纏對又與其他糾纏對相互之間糾纏。隨著更多粒子之間糾纏,時空的三維結構也就生成了。

麻省理工學院教授的塞思勞埃德(Seth Lloyd),發現當粒子相互糾纏程度增加時,原本用來描述它們的信息會逐漸轉變成對所有糾纏粒子的整體描述。最終,關聯會包含所有信息,單個粒子的信息則歸於消滅。

這種時空猜想的科學家們給時空的基本單元起了一個名稱「時空原子」,我認為可能就是原本虛無真空中的「量子比特」。現在有理論認為,構成宇宙的基本單元是量子比特,多個量子比特組合構成了弦,弦又是我們通常說的微觀粒子的基礎。也就是說,宇宙的基本單元是信息,信息是物質的基礎。

原本虛無中並不存在時間和空間,但存在著量子比特,量子比特之間相互糾纏形成弦,即微觀粒子,實際上虛無的真空中不停的產生各種成對的物質粒子,但很快又湮滅了,也就是說量子比特之間的糾纏是一個很正常的現象。新生粒子的量子比特繼續與虛無中的其他量子比特糾纏,不斷擴張,這個過程就是時空誕生的過程。

隨著更多量子比特之間糾纏,時空的三維結構也就生成了,並且形成了糾纏的時空網,宇宙誕生了。可以說宇宙大爆炸之前的那段宇宙暴漲以及後來的宇宙膨脹並不像吹一個氣球那樣,而是糾纏時空的快速生成,已經存在的糾纏時空又不斷吞併新的量子比特,這是糾纏時空網絡擴張的過程。由此也可以推斷出:宇宙暴漲以及宇宙膨脹速度其實就是量子糾纏速度,而且量子糾纏的速度也不是恆定的。

宇宙大爆炸形成了糾纏時空網,宇宙並不是像氣球那樣膨脹,已有氣球的膨脹,而是有點像北方冬天窗戶上的冰花的生長,不斷吞併原本虛無中就存在的量子比特(也就是常說的時空原子)。宇宙暴漲速度就是量子糾纏速度,所以宇宙大爆炸速度超光速。當然宇宙膨脹速度也是量子糾纏速度,與光速不同,量子糾纏速度並不是一個固定的值。

如果給宇宙下一個定義,宇宙就是一個擴張的量子比特糾纏網絡,它不斷糾纏吞併新的虛無真空中的量子比特,形成宇宙膨脹。

從認識論上考慮,當我們看到蘋果從樹上掉下來,發生過了以後,不會再「回放」,蘋果下落的過程本身也是一種「存在」,這種存在應該是信息。而蘋果當然是物質,我們能看到它們應該也是信息的感應。或許下落的過程這種存在和蘋果本質上都是一回事。

現在按照這個猜想,來回答題主的問題:如果有一個光速10億倍的超級飛船朝宇宙一個方向飛行,會不會到達宇宙邊界?

宇宙的邊界不應該是一個「薄皮」,而是一個很厚的「殼」,這個殼相當於宇宙內時空到外部「真正的」真空之間的過渡。在宇宙厚殼以內,光是時空的波動,即弦網密度波,光達到厚殼以後,弦網密度發生變化,如同直達高空的聲波在地球外大氣層的狀態那樣,光本身是波,隨著弦網密度越來越小,光最後真正的消失,也不會「穿出」宇宙。

光是不會穿出宇宙的,但題主說的是「光速10億倍」,那就是說這應該不是光,有可能是量子糾纏的速度,或者其他我們還不知道的某種存在,那應該不受「弦網密度」的束縛,或許很輕鬆可以穿出宇宙,達到廣袤的宇宙之外,甚至達到另一個宇宙之中。

總結:光是時空的波動,即弦網密度波,當光臨近宇宙邊界時,弦網密度發生變化,如同直達高空的聲波在地球外大氣層的狀態那樣,光本身是波,隨著弦網密度越來越小,光最後真正的消失,也不會「穿出」宇宙。

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