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个人对宇宙的猜想

2022-03-17 18:50 作者:哲学小先生  | 我要投稿

根据前人对宇宙形状的探究,宇宙应该是一个有限无边的三维球面。

首先根据大爆炸理论,宇宙存在的时间是有限的,大约137亿年,而如果是无限的宇宙的话,那么最初暴涨阶段宇宙的膨胀率就只能是无穷大,由此产生暴涨的具体机制是不可想象的。

而宇宙有边界在逻辑上也说不过去,这不是因为“宇宙的外面是什么?”这种循环论证,而是因为如果宇宙是有边界的,假定驱动宇宙膨胀的力量消失,则物质之间的引力会拖拽整个宇宙收缩,这个过程中宇宙中心收缩的趋势一定比外围要大,即使我们假定驱动宇宙膨胀的力量也是宇宙中心比宇宙外围要大,但是这会使宇宙的膨胀率不再处处一致而是中心比外围快,这与观测的事实不符。

由此宇宙最可能是一个三维球面。

但是如果宇宙是三维球面的话,宇宙各处的时间不应该是梯度分布的吗?就像地球表面的纬度分布一样。

那么要怎样才能保证三维球面的时间是大致相同而不是梯度分布呢?只能让维度像经典矢量场一样分布才可以。

我们进一步想,把平行宇宙引入。这种情况下平行宇宙要怎么存在呢?只能是在三维球面外并列存在。无数的向外发散着时间的场源驱动着各自的三维球面膨胀,而它们存在的这个四维球面也在膨胀着。

这里维度之所以不是球面均匀发散是因为在平行宇宙存在的情况下,会造成同一位置拥有多个时间矢量的情况。而如果我们的宇宙是唯一的,则这种球面均匀发散的假说可以成立。但是这就不便于解释宇宙的暴涨和加速膨胀的问题了。

如果前面的经典矢量场假说是合理的,那么我们可以由此去考虑低维度。我们的三维球面中并列存在着无数向外发散着第三维度的场源并驱动着各自的二维球面膨胀,而三维球面本身也在膨胀着,以此类推直到零维的点为止。或者说n+1维球面就是由并列存在的发散着第n+1维度的场源和其各自的n维球面构成的。

那么宇宙中的万物要怎么在无数的二维球面中运动呢?只能是从不同的二维球面之间不断跃迁,或者说宇宙中的万物只是这些二维球面的特征的体现,万物的运动只是这些特征的跃迁罢了。

而且宇宙是否是三维球面是可以通过观测验证的。

我们先考察二维球面的情形。

假设有一个扇形在一个二维球面上,对于一个二维生物来说,该扇形的顶角为扇形的弧长与扇形的腰长之比,而实际上该扇形的顶角是从该扇形除顶角处顶点外另外两个顶点向顶角处顶点与二维球面所在球体球心之间连线作的两条垂线构成的角。设扇形腰长为r,扇形弧长为L,球体半径为R,则角δ满足:

L=δRsin(r/R)

则顶角α=L/r=δsin(r/R)/(r/R)

现在假设在这个二维球面上有一个等边三角形,设其三条边中一条边对应圆弧长为r,则圆弧对应球心角θ满足:

θ=r/R

现在扩展到三维超球面的情形,

假设有一个底面边缘为圆周的球面棱锥,对于一个三维生物来说,该球面棱锥的顶球面角为球面棱锥底面积与球面棱锥腰长之比,而实际上该球面棱锥的顶球面角为从底面边缘所有点向球面棱锥顶点与三维超球面所在四维球体球心之间连线作的垂线构成的球面角。设球面棱锥腰长为r,球面底面积为S,四维球体的半径为R,则球面角β满足:

S=βR²sin²(r/R)

则顶球面角ε=S/r²=βsin²(r/R)/(r/R)²

现在假设在这个三维超球面上有一个正四面体,设其四个面中一个面对应曲面的面积为S,则曲面对应四维球心角γ满足:

γ=S/R²

式中γ在数值上等于曲面的球面角超。

而如果将底面球面等边三角形的三个顶点作空间连线得到一个平面等边三角形,则三条直边都在对应圆弧边所在圆平面上。我们以该平面等边三角形的形心为原点,以形心向某一直边作的垂线为X轴,以形心与球心之间连线为Z轴,作空间直角坐标系。设三角形顶点到形心的距离为a。

则其中两个顶点到横坐标分别为a/2,两个顶点到球心的距离为R。

因为直边在对应圆弧边所在圆平面上,所以球心与该直边的垂线长为√(R²-(√3a/2)²)。

则圆弧边中点的横坐标为Ra/√(4R²-3a²)。

所以圆弧边平面投影的方程式为(4R²-3a²)x²/R²a²+y²/R²=1

换算成极坐标为ρ=f(е)=Ra/√(4(R²-a²)cos²е+a²)

另外,根据直边在对应圆弧边所在圆平面上,可知r,R和a之间满足:

cos(r/R)=1-3a²/2R²

取该平面投影在第一象限的部分,根据面积的曲面积分,被积函数为R/√(R²-ρ²),而由此球面等边三角形的面积可以六等分。

所以S=6∫₀⁶⁰⁽º⁾de∫₀ᶠ⁽ᵉ⁾Rρ/√(R²-ρ²)dρ=2πR²-6R²arcsin√(1-1/(2(cos(r/R)+1)))

则γ满足:

γ=S/R²=2π-6arcsin√(1-1/(2(cos(r/R)+1)))

而顶球面角在数值上等于底面的球面角超。

则顶球面角ε=sin²(r/R)/(r/R)²(2π-6arcsin√(1-1/(2(cos(r/R)+1))))

所以我们通过在宇宙中找一个足够大的平面等边三角形理论上就能验证。事实上我们能够找到的最大的平面等边三角形是两条射向我们的夹角为60度的宇宙微波背景辐射。但是我们仍然要考虑到这个球面角超可能是非常小的,我们并不知道宇宙当初在暴涨阶段尺寸的膨胀程度,根据现在的观测结果,球面角超应该小于千分之一,则宇宙的半径应该大于465÷0.04778≈9732.1亿光年,而我们认为的宇宙半径即宇宙的半圆弧长应该大于9732.1×π≈30574.3亿光年。所以宇宙是三维球面的可能性仍然是存在的。

而以此为基础继续思考。三维球面因为其内部能量分布不均,导致其各个部分的时间流速不一致于是其各个部分存在于不同的的三维空间里,形象地说就是球面上拥有褶皱。这使得球面各个部分的时间是不一样的,如果从三维生物的角度来看,宇宙各个部分的时间将呈类似某种场一样的分布,且一般情况下各个部分的时间之差会越来越大。

注意,在这里,我们认为的三维空间实际上是那个带有褶皱的三维球面,而不是真正的三维空间。之所以我们有这样的体验是因为实际上宇宙中的万物只是这些二维球面的特征的体现,而万物的运动只是这些特征的跃迁。用一个形象的比喻,我们认为的三维空间即那个三维球面是一个三维的显示屏,那些二维球面就是上面的显像管,而宇宙中的万物则是这个显示屏所显示的图像,它们的运动则是这些图像的运动,这些显像管所传递的特征除了能量密度、能量流密度、动量密度和动量流密度以外均不会对其外部的显像管的时间流速产生影响。

由此可见,宇宙某一部分的能量密度会使这一部分及周围的时间流速变慢,在黑洞的事件视界,黑洞的质量使得那里的时间流速为0,在黑洞内部,时间向“内向”流动。而黑洞的奇点表现为所有的质量特征通过跃迁全部集中于一个二维球面上(甚至黑洞内部的能量密度可以切断特定二维球面间的联系从而在空间被撕开的边缘形成一个球形的“奇壳”),而一般情况下二维球面的第三维度场源与其周围距离最近的第三维度场源之间的距离即是普朗克长度,由此就不存在奇点无穷大的问题了。而普朗克时间也不是普朗克长度除以光速,这个结果没有物理意义,而是三维球面的时间场源与其周围距离最近的时间场源之间的距离。

而既然三维球面就是由并列存在的发散着第二维度的场源和其各自的二维球面构成的。宇宙中的万物只是这些二维球面的特征的体现,万物的运动又只是这些特征的跃迁。那么我们可以通过某种办法将一个范围内的二维球面与这个范围之外的二维球面切断物理联系,并使这个范围内的二维球面在四维空间中整体作抛体运动。通俗的理解是把宇宙中的空间“挖”出一部分,然后在四维空间中将其“抛射”出去。这样由于是“空间”在运动,就没有相对论的限制,原则上我们可以花任意长的时间去往任意远的地方。

但是实际上有至少两个问题需要考虑。首先,这部分空间的发射方向是什么,这里的发射方向是指顺着时间箭头的方向还是逆着时间箭头的方向。这里因为能量密度这个特征虽然在减慢其空间的时间流速但是这种减慢一般不足以使其空间的时间流速减为0甚至逆向流动,所以如果将这部分空间向外向发射,那么这部分空间将向外一直运动下去直到碰到其他的平行宇宙并成为其一部分。因此我们必须向内向发射才能让空间到达我们这个宇宙的其他位置。其次,根据热力学第二定律,我们宇宙的所有物理过程都是向着熵增的方向运动,且热力学箭头不会随着时间箭头的变化而变化。因此,假如这部分空间中的人前半段经历的时间是5000000年,后半段经历的时间是5000010年,那么当其到达目的地时,对于我们来说他经历了5000010-5000000=10年,对于他来说也是经历了5000010-5000000=10年,但是由于热力学箭头不变,他在热力学层面上经历的时间却是5000010+5000000=10000010年,如果没有人体冷冻休眠技术,他已经尸骨无存了。所以这种星际旅行如果可行是一定需要人体冷冻休眠技术的。

但是实际上我们或许不用担心热力学时间,这取决于时间究竟对于多少位移,这一段的论述并没有多少根据,仅仅是猜测。我们回头看这里被否定掉的“普朗克时间”,我们有理由相信“普朗克时间”对应于1/(3×10⁸)m的位移,由此根据宇宙年龄137亿年计算这里的宇宙半径R为:1.37×10¹⁰×3.1536×10⁷/(5.38×10⁻⁴⁴×3×10⁸)=2.676×10⁵³m=2.829×10³⁷光年,如果这是真的,即使我们用宇宙微波背景辐射作等边三角形测量球面角超,球面角超ε=1.806×10⁻⁵¹rad,这远远超过了我们可以测量的能力。这使得我们即使去非常遥远的地方时间的变化也会很小,或许量子纠缠中“幽灵般的超距作用”就是由弦论中可以超光速的快子在四维空间中沿着欧几里得四维直线传递隐变量信息,所以量子纠缠其实是需要时间响应的,只不过这个时间即使是对于隔着几百亿光年距离的纠缠态粒子来说也少到忽略不计。这又意味着如果我们可以掌握这种“超距作用”中快子的作用机理,我们就可以借助量子纠缠进行基于快子的超光速通信。这些需要大量的理论证明和实验验证。


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