_量子曲波_与_暗物质和暗能量_

前沿科学(季刊)2008·1第2卷·总第5期 Frontier Science 收稿日期:2008- 02- 27修订日期:2008- 03- 12 作者简介:徐韶辉(1945-) ,女,博士、研究员,1978年获全国科学大会奖,1991年被原教委和人事部评为有突出贡献 的留学人员。在国外留学工作期间从事过地壳地幔结构、CT成像技术、再生能源和环境政策等的研究,在国内从事科 技管理工作期间一直利用业余时间研究“量子曲波”与“万有引力和万有斥力”的关系,著有《引斥论》一书,现正从事科 学艺术创意工作。 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ! ! ! “量子曲波”与“暗物质和暗能量” ◆徐韶辉 (北京199信箱12- 906,100036) 摘 要:时空是充满“量子曲波”的真实流形。“量子曲波”是因为能量较弱无法以辐射形式存在的量子电磁波 (包括电磁频谱上所有的波)。“量子曲波”服从“ABC法则”。A指“量子曲波”能组织成“暗物质”产生“万有引 力”。B指“量子曲波”能组织成“暗能量”产生“万有斥力”。有A有B,必定有C。C指把A和B组织成宇宙引 斥网的“时空通道波”。A和B与常物质的相互作用服从《引斥论》所描述的“引斥原理”。“时空艺术”指服从“引 斥原理”和“时空成像原理”的艺术品。“时空艺术”通过合适的仪器把 C转化为展现“量子曲波”时空分布规 律、类似于彩虹的彩色光图。“引斥原理”和“时空艺术”可能会给和平利用时空能的新时代带来迷人的希望。 关键词:量子曲波;暗物质;暗能量;引斥论;引斥原理;时空艺术 中图分类号:P159 文献标识码:A 天文学家认为像胶水一样把天体黏合成星系 或星系团并能产生爱因斯坦所说的“引力透镜效 应”的神秘物质是“暗物质”,而那些使星系或星系 团互相分离、使宇宙加速膨胀的神秘能量是“暗能 量”。但谁也不知道约占宇宙总质能96%的“暗物 质”和“暗能量”到底是什么?大多数科学家认为 “暗物质”应是一种未知的物质粒子。为消除宇宙 射线的干扰,世界各国的科学家正马不停蹄在宏 伟的地下洞穴里展开寻找“暗物质“的伟大的竞 赛。这个科学史上最重要的案件被人们喻为天空 中的两朵乌云。但我想这是两朵美丽的祥云。目前 的形势是:江山如此多娇,引无数英雄竞折腰。被 称为“当代福尔摩斯”的美籍华人神探李昌珏博士 说过:“破案与房子是否漂亮、仪器是否高级无多 大关系。关键是要有直通事物真相的逻辑推理。” 我想,在寻找“暗物质”之前,必须理清以下的问 。(1)为什么“暗物质”只能在天上或地下?如果 地面上没有“暗物质”,人类靠什么被黏合在地球 上?如果认为是地球的质量黏合了人类,那么我们 必须要问(2)引力到底来自于地球的质量,还是来 自于包围地球的“暗物质”(即地球的引力圈) ?事 实上爱因斯坦的广义相对论已经回答了这个问 题:地球的质量会使地球周围的时空发生弯曲,起 引力作用的应是弯曲时空,而不是地球的质量。但 是爱因斯坦没有告诉我们:(3)构成时空的物理实 体是什么(当然不会是“以太”) ?(4)地球上小质量 物体是否会使周围时空发生弯曲?如果小质量物 体周围的时空也会发生弯曲,那么(5)是否存在包 围小质量物体的“暗物质”?(6)“暗物质”与“弯曲 时空”有什么内在联系?如果小质量物体周围也有 39 前沿科学(季刊)2008·1第2卷·总第5期 FrontierScience “暗物质”,那么(7)一切“常物质”(即无论是大质 量或小质量的物体)和“暗物质”的相互关系是什 么?(8)“暗物质”和“暗能量”的相互关系是什么?如 果“暗物质”、“暗能量”和“常物质”以一定关系共存, 那么(9)如何解决哥德尔曾证明的形式逻辑不完备 性问题?(10)如何解决一切物体都有波粒两重性的 逻辑问题?我们可以忽略一切宏观物体的波动性, 但我们不可忽略基本粒子的波动性,因而引入了 “概率”的概念。经典的电磁理论描述的是沿直线传 播、具有粒子特性的电磁波。难道我们就能肯定不 存在像海洋中的水波那样,只能用波动理论加以描 述,能弯曲行进、绕过星球或粒子的“曲线电磁波” (即“量子曲波”)。本文及与本文同时发表的《引斥 论》[1]一书以大量事实表明:“量子曲波”以最朴素的 方式存在于我们每个人的身边,存在于每个人的家 中,存在于一切尺度的时空之中,存在于大自然 中,存在于实验室中,存在于大气中,存在于水体 中(见图18),存在于透明的物体中(图 15的水晶 金字塔/图16的隐形鲤鱼/图17的分光树叶/图 20的丝绢画),存在于形成海市蜃楼的水蒸气通道 中(图27),存在于真空之中(图19)。图1到图9表 明星系、高山、江河、长城、宫殿、动物、植物、人体、有 机物(发球)、无机物(肥皂蜂窝)等一切宏观物体周 围都有“量子曲波”。图7表明影子周围有“量子曲 波”。图8表明镜子中一根发针反射像周围有“量子 曲波”。图12表明左边玻璃窗上太阳反射像周围有 “量子曲波”。图10表明闪电周围有“量子曲波”。图 11表明光簇周围有“量子曲波”。图13是在实验室 制作的表明光线沿弯曲路径传播的莫比乌斯光带 (见《引斥论》第一章第2节)。图14表明莫比乌斯 光带周围也有“量子曲波”。归纳上述现象可以看出 一切光电过程都伴有“量子曲波”。 40 前沿科学(季刊)2008·1第2卷·总第5期 FrontierScience 41 前沿科学(季刊)2008·1第2卷·总第5期 FrontierScience 42 前沿科学(季刊)2008·1第2卷·总第5期 FrontierScience 43 前沿科学(季刊)2008·1第2卷·总第5期 FrontierScience “量子曲波”(即“曲线电磁波”)到底该如何定 义呢?事实证明它们是以波动形式弯曲传播、客观 存在的电磁波。它们不服从传统的沿直线传播、具 有粒子特性的电磁波(即“直线电磁波”)所遵循的 经典理论。因此不得不假设:电磁波频谱上一切频 率的电磁辐射都有类似于普朗克黑体辐射那样的 公式,“量子曲波”是一份一份能级未达到产生普 朗克辐射所必需的最小能量(即临界值)、能以 ABC三种方式存在于“一切基本粒子(包括光子) 和一切尺度物体”间隙(包括真空)之中具有波动 特性的电磁波。“A”指“量子曲波”以膜层形式(见 《引斥论》第一章第2节)包围物体或粒子形成“暗 物质”产生“万有引力”的过程。“B”指“量子曲波” 在膜层之外向各个方向离散形成“暗能量”产生 “万有斥力”[2,3]的过程。“C”指存在于一切由质能 差交界处(如物体和“暗物质”的交界处,“暗物质” 和“暗能量”的交界处)构成的“时空通道”上的“量 子曲波”,简称“通道波”。“通道波”服从海森堡不 确定性原理,在一定条件下既可转为“暗物质”,也 可转为“暗能量”。因而“暗物质”和“暗能量”在一 定条件下可借助“通道波”互相转化。“通道波”能 根据具体条件在“时空通道”内瞬间流通,因而可 产生许多奇异的自然现象。如超流、超导、洋流、气 流、飓风、海啸等都与“通道波”有关。“通道波”也 可离开通道向外扩散,因而可与不同层次物质系 统内时空背景中的“量子曲波”交换能量。当“通道 波”获得足够的能量时就能转为经典的电磁波。如 本文彩图中由彩晕仪的绚丽的色光、天文学 家测到的宇宙微波背景辐射等。反之,经典的电磁 波失去一定能量时也会转为“通道波”,并借助“通 道波”转为“暗物质”和“暗能量”。曲线电磁波(即 “量子曲波”)和直线电磁波(即经典电磁波)这种 曲直双向转化关系被我定义为“时空棘轮”关系 (见《引斥论》第一章第2节的相关实验)。“时空棘 轮”关系的物理本质是物理时空的“波动性”和“粒 子性”在一定的条件下可互相转化。这种关系也是 时空具有曲直两重性的重要基础。 描述“量子曲波”的最基本的方法是“引斥原 理”[4]。确立“引斥原理”的基础是一切尺度物体周 围都有由“量子曲波”构成的明暗相间的膜层,《引 斥论》第一章第2节已通过大量实验证明了这一 点。如果用阳光照射一根用两手拉直的发丝,把发 丝移到离某一眼睛十分近的地方,对着某个阴影 可看到有许多曲波膜层在发丝周围闪出弱光。事 实上发丝周围还有其他频率的“量子曲波”形成的 膜层,但人眼只能看到可见光波构成的膜层。图8 表明:左边的一根发丝和右边的发球有相同的时 空彩晕。这是因为发丝和发球周围有几乎相同的 曲波膜层。如果不用彩晕仪,在烈光照射下,借助 阴暗背景,可看到发丝、发球周围的白晕。地球周 围的蓝晕和银河系周围的晕轮与发球周围的白晕 一样,都是由“量子曲波”构成的“曲波膜层”。这些 膜层构成了一切物体周围的“暗物质”,即爱因斯 坦所说的弯曲时空。但这种弯曲时空由真实的各 种频率的“量子曲波”构成,因而能真实地产生“万 有引力”。如果站在阴影中,在十分靠近某一眼睛 处,对着阳光观察食指和母指间的指缝。当指缝慢 慢变窄时,不仅可看到两个手指的许多膜层,还可 看到两个手指的膜层以黑影互相吸引。事实上一 切引力都产生于“暗物质”,即“曲波膜层”。《引斥 论》第一章第 2节还通过许多“引力透镜”实验证 明了“曲波膜层”对光线的吸引作用。如果用双手 拉直一根发丝,在光照下,以合适视角,在贴近镜 面处观察发丝的反射像。这时不仅可看到符合反 射定律的一个像,还可看到由发丝周围“曲波膜 层”的“引力透镜”效应引起的2到6个像。这说明 不论天上和人间,不论物体的尺度和质量大或小, 物体周围时空中都有产生“万有引力”的“暗物 44 前沿科学(季刊)2008·1第2卷·总第5期 FrontierScience 质”。只要一有常物体出现于时空之中,存在于时 空中能与物体发生共振关系的“量子曲波”立即以 建立曲波膜层的方式包围物体。那些因频率等特 性与物体不匹配的“量子曲波”则在膜层外获得了 相对自由并充许它们互相离散的时空,从而形成 了产生“万有斥力”的暗能量。一切“万有斥力”都 产生于“暗能量”。“暗物质”(A)和“暗能量”(B)必 定在“常物体”周围不同的时空域内同时产生,这 是时空建立动力平衡必需的条件之一。有A有B, 就必定有C(即“通道波”)。C是时空建立高层次 动力平衡的通道能。图21用大小阴阳鱼表达从宏 观到微观不同层次不同尺度物体周围时空引斥平 衡的模型。图22表示不同尺度的时空模型有相同 的时空色谱。《引斥论》第三章举例说明了宇宙、地 球、生命、量子等不同的物质模型有相同的时空模 型,都服从相同的“引斥原理”。“引斥原理”指“暗 物质”、“暗能量”与“常物体”相互作用时必须遵循 的原理。存在于时空中的“通道波”会把构成时空 的“暗物质”和“暗能量”组织成巨大的宇宙引斥 网,从而驾驭无形的“万有引力”和“万有斥力”通 过“引斥原理”操控相关时空域内物体的结构和运 动。而一切物体结构和运动的变化也会反作用于 “时空结构。《引斥论》第二章第3节和《中国基础 科学》2005年第4期第38页到42页《万有引力 与万有斥力》一文都详细描述了“引斥原理”。现概 述6条原理。 ① 第一引斥原理:任何一个有稳定结构的物 质(或物体)体系,体系内时空背景就局部而言,可 以引力大于斥力或斥力大于引力,但整个体系的 全部时空必须服从引力与斥力平衡的原理。如从 太空看地球,引力圈和斥力圈(即微重力区)的引 斥平衡保持了地球整体的球状结构。 ② 第二引斥原理:当一个物质(或物体)体 系,体系内时空背景就整体而言,处于引力大于斥 力或斥力大于引力时,物质(或物体)及周围时空 会通过合适的运动和相应的变形建立引力和斥力 的动态平衡,从而使整个体系维持原有的结构模 式和相应的功能。如地球板块在发生地震、海啸、 火山喷发之前的缓慢的凹凸变形过程[5,6]。这时我 们是从构成板块的岩石圈层次来研究地球板块和 板块内外的时空结构。 ③ 第三引斥原理:当一个有多层次结构的物 质(或物体)体系内某一层次的时空背景处于引力 大于斥力或斥力大于引力时,如果体系无法通过 第二引斥原理描述的变形运动建立引斥平衡,那 么整个体系会朝下述3种可能的方向发展。(1)改 变原有结构模式建立新的引斥平衡。(2)体系内的 “量子曲波”在互相连通的“时空通道”中发生共振 并不断放大,从而导致体系出现混沌现象。(3)如 果“量子曲波”的不确定性被放大到无法建立随机 的混沌模式时,整个系统会以崩溃来换取另一种 新生。我想飓风从产生到消亡与上述3种模式都 有关系。地球内外会通过“时空通道”交换“量子曲 波”,地球在热带洋面上吸进“量子曲波”的地方应 是形成飓风“风眼”的低气压中心。因为用彩晕仪 可观察到飓风“风眼”美丽的彩晕。这说明“风眼” 中充满了“量子曲波”。水蒸气会按引斥原理形成 云圈包围“风眼”。科里奥效应使云圈成为急速旋 转的螺旋云。螺旋云又被气流推向高纬度处。飓风 不断壮大和消亡过程似乎是混沌结构形成和引斥 体系崩溃的过程。 ④ 第四引斥原理:时空结构的左右对称(即 镜像对称)取决于处于真空状态时“量子曲波”与 直线电磁波的相互关系。如“量子曲波”的能量强 度相对很弱,时空近似平直,这样时空中发生的物 理事件就左右对称,即宇称守恒。如“量子曲波”在 时空结构中起主导作用,会出现下述不同情况。产 生“万有引力”的“曲波膜层”的左右对称性越高, 45 前沿科学(季刊)2008·1第2卷·总第5期 FrontierScience 物理事件出现宇称守恒的可能性也越大;产生“万 有斥力”的“暗能量”越强,物理事件宇称不守恒的 可能性也越大。根据引斥平衡原理,时空结构最大 的对称性总与最大的不对称性并存。飓风的“风 眼”越对称,横扫天空的风力也越大。李政道院士 在赞赏弘仁(1610-1664)的山水画时说:“他的画 因近似左右对称而充满活力,如完全左右对称就 会不美”。事实上大自然中找不到一座左右完全对 称的山,因为引力和斥力永远并存。 ⑤ 第五引斥原理:“引斥平衡”是时空结构最 基本的动力平衡。热平衡是物质体系(或物体)处 恒温时状态。热平衡服从引斥平衡。一切热平衡只 能发生在特定的时空结构的模式之下。构成时空 的“暗物质”以引力作用于物质粒子,构成时空的 “暗能量”以斥力作用于物质粒子。时空中的“通道 波”能顺水推舟般移动物质粒子。它们以不同的方 式影响物质粒子的运动。温度取决于物质粒子运 动的平均速度。但粒子不会自动运动,必须由构成 时空的“暗物质”、“暗能量”、“通道波”和经典电磁 波为它们提供动力。由于整个地球不同地区、不同 高度时空中“暗物质”、“暗能量”、“通道波”和经典 电磁波分布规律并不相同,因此即使全球变暖或 变冷,还是会冷热不均匀的。现在全世界都在关注 二氧化碳排放量,但二氧化碳是借助时空能使气 候变暖的。而时空能的变化与许多因素有关。如太 阳活动,银河系变化,宇宙辐射,月球、太阳或太阳 系其他行星对地球的引力,地球磁场变化,地球的 自转与搏动,地月对转轨道的波动,地球自转与公 转轨道面间的黄赤夹角(黄道面与赤道面的夹 角),地球公转轨道的变化,地球板块运动,地震、 海啸、火山喷发,陆海分布变化,冰川升降运动等 等。无论海水和大气温度上升或下降,无论全球变 热或变冷,它们都会在时空能的操控下形成某种 “气候模式”(厄尔尼诺、拉尼娜、飓风等)从而对人 类造成影响。水这个神奇的物质会随温度变化以 固态、液态、气态等不同的物相和许多奇异现象在 不同的“气候模式”中发挥重要的作用。而不同的 “气候模式”又会以不同的方式影响降水、降雪分 布从而造成水灾、雪灾和全球性水资源分布变化 等问题。另外在全球变暖时就要提前作好应对全 球变冷的准备,这是避开灾难的做法。“天若有情 天亦老”!决定时空能变化的因素太多了,但只要 正反都准备了,我们就尽力了。《引斥论》第四章第 3节指出:一切灾变中都充满了巨大的时空能,如 果我们把眼光放在用好约占宇宙总质能96%的时 空能,我们就能变灾为福,我们就能和平地分享现 有的4%了。 ⑥ 第六引斥原理:曲线电磁波(即“量子曲 波”)和直线电磁波(即经典电磁波)之间可双向转 化的棘轮关系(见《引斥论》第一章第 2节的相关 实验)是时空和物质交换能量的物理机制。当直线 电磁波在物体周围的时空通道中转为“量子曲波” 后,会立即在物体周围形成“暗物质”和“暗能量” 并通过引斥原理转为物体的运动能和结构能。反 之,物体以各种方式获得的各种形式的能量都会 通过运动和结构的变化影响其周围的时空结构。 不仅会影响“暗物质”和“暗能量”的结构,还会通 过“通道波”转化为某种电磁辐射(即直线电磁 波)。彩晕仪(见《引斥论》第一章第2节)绘制时空 彩晕的过程既是将太阳光转为“量子曲波”的过 程,又是再把“量子曲波”转为可见光的过程。 “时空艺术”是服从引斥原理和时空成像原理 的艺术品,是形象地观察“量子曲波”的方法,使我 们通过反映物体轮廓的时空流形看到“量子曲波” 的流动韵律。“时空艺术”是一种科学和艺术互相 结合的审美形式。以存在于时空中的“曲线电磁 波”(即“量子曲波”中的“通道波”)为颜料,以时空 为画布,以彩晕仪和观察者的视角为调色板和画 46 前沿科学(季刊)2008·1第2卷·总第5期 Frontier Science “Quantum Waves”and“DarkMatter&DarkEnergy” Shao-Hui XU (P.O. Box 199, No. 12- 906, Beijing 100036, China) Abstract: Space- time is a real manifold full of“Quantum Waves”.“Quantum Waves”are the Quantum Electromagnetic Waves ( including all the waves of electromagnetic Spectrum ) that can’t exist in radiant form because of relative weak energy.“Quantum Waves”obey“ABC law”. A indicates that“Quantum Waves”can be organized into“Dark Matter”to generate“Universal Attraction”. B indicates that“Quantum Waves”can be organized into“Dark Energy”to generate“Universal Repulsion”. There must be C if there are A and B. C indicates“Space- time Passageway Waves”that can organize A and B into“Attractive and Repulsive Network of the Universe”. The mutual action of A and B on normal matter obey“Attractive and Repulsive Principles”described by《Theory of Attraction and Repulsion》.“Space- time Art”indicates the works of art that obey“Attractive and Repulsive Principles”and“Space- time Image- structure Principles”. “Space- time Art”,through appropriate instruments,converts C into the colored light drawing like rainbow that can display space- time distribution rules of“Quantum Waves”.“Attractive and Repulsive Principles”and “Space- time Art”maybe bring charming hope for a New Age of using space- time energy in Peace Way. KeyWords: Quantum Waves; Dark Matter; Dark Energy; Theory of Attraction and Repulsion; Attractive and Repulsive Principles; Space- time Art 笔,记录物体、光/影周围的“时空之色”,即类似机 影虹晕(图23)、峨嵋山祥光(图24)、日晕奇观(图 25)和水上彩虹(图 26)的“时空彩晕”。“时空艺 术”的成像原理和创作风格见《引斥论》第一章第3 节和第5节。 形成“暗物质”、“暗能量”和“通道波”的“量子 曲波”按“引斥原理”与常物体相互作用的机制不 仅使我们可借助“时空艺术”统一物质科学和时空 科学,而且使我们可通过相同的“引斥原理”实现 纳米、生物、信息、认知等技术的互相融合。这能促 进我们利用时空能解决能源和水资源问题,利用 动植物工厂转变发展模式,利用新方法使灾变 能有序化(见《引斥论》第四章)。《引斥论》第五 章是为了让时空科学闪出人文的光芒。因为“量 子曲波”可帮助我们理解许多物质科学无法解 释的奇异的自然现象,使我们从时空特性出发 研究生命起源和生物进化,研究时空暗能对身 心健康的作用。我相信永恒的时空会使每个生命 变得更珍贵。■ ●参考文献 [1]徐韶辉.引斥论.上海:上海科学技术文献出版社, 2008 [2]张淑荥.中国妇女 500杰———地球物理界的英才.北 京:北京出版社,1994. 249~250 [3]徐韶辉.关于万有斥力的对话.神州学人,1992,第 9 期:45~46 [4]徐韶辉.万有引力与万有斥力.中国基础科学. 2005, 第4期:38~42 [5]徐韶辉.用地震面波研究东南印度洋的上地幔结构. 法国路易斯·巴斯德大学博士论文. 1984 [6] D Rouland,XU ShaoHui,F·Schindele. Upper Mantle Structure in the Southeast Indian Ocean:A Surface Wave Investigation. Tectonophysics, 1985,114:281- 292 推荐语: 作者提出了原理性的“时空科学”和实验性的“时空 艺术”,是一个新的根本性的理论见解。我十分欣赏作者 挑战主流的勇气和持之以恒的探索精神,希望我国基础 科学能健康持续发展,闪出独特的人文之光。 推荐人:程津培 程津培,中国科学院院士,第三世界科学院院士, 科技部副部长,有机化学家,主要从事物理有机化学 研究,本刊编委。 47