新萬有引力和宇宙的探討

曹燁 董文宇

【摘 要】新萬有引力及公式F萬=G（E1E2）/R2是簡單的，我以往沒有運用更多的數(shù)學來描述是因為宇宙中是千差萬別和千變萬化的。我們沒有辦法來復雜統(tǒng)一。我們只能從簡單的模型看出宇宙的狀況。有人說應該修改或取消萬有引力這一說法，但目前來看，它還是有價值的。我們也可以通過新萬有引力來理解宇宙。

【關鍵詞】場方程 模型 蟲洞 物聯(lián)網

1 宇宙的起源和模型

宇宙的起源是一個極其復雜的問題。如今有兩種猜測，一種是有起源的：宇宙是由大約137億年前發(fā)生的一次大爆炸形成的。宇宙內的所存物質和能量都聚集到了奇點，溫度極高，密度極大，瞬間產生巨大壓力，之后發(fā)生了大爆炸，這次大爆炸的反應原理被物理學家們稱為量子物理。大爆炸使物質四散出去，宇宙空間不斷膨脹，溫度也相應下降，后來相繼出現(xiàn)在宇宙中的所有星系星體乃至地球生命。還有種是說：宇宙整體無限，各局部有限；宇宙各部又生又滅，宇宙本體沒有始終。

宇宙指人類所存在的一個時空連續(xù)系統(tǒng)，包括其間的所有物質、能量和時間。對于這一體系的整體解釋構成了宇宙論。

宇宙是個穩(wěn)定平衡的能量體系，宇宙的母體是能量體演化的結果。宇宙大約是由4.9%的普通物質，26.8%的暗物質和68.3%的暗能量構成。

1917年，阿爾伯特·愛因斯坦運用他剛創(chuàng)立的廣義相對論建立了一個“靜態(tài)、有限、無界”的宇宙模型，奠定了現(xiàn)代宇宙學的基礎。1922年，G.D.弗里德曼發(fā)現(xiàn)，根據阿爾伯特·愛因斯坦的場方程，宇宙不一定是靜態(tài)的，它可以是膨脹的，也可以是振蕩的。前者對應于開放的宇宙，后者對應于閉合的宇宙。

2014年5月，科學家制作出最為完整、清晰度最高的宇宙演化的電腦模型，模擬宇宙以暗物質為起點誕生并演化的過程。在超級計算機和Arepo智能軟件的幫助下，科學家們在3個月內完成了一部普通筆記本電腦200年才能完成的運算任務。這個電腦模型可用于測試有關宇宙構造和運轉原理的理論。有關科研成果已經在《自然》雜志上發(fā)表。

在140多億年前，原始物質充斥著整個宇宙空間，物質和空間是一個混沌體，所有空間都被原始物質填充。原始物質穩(wěn)定且蘊含完整的能量。原始物質是一種極細膩透明比重比氫氣還要輕的一種物質。

我國古代有蓋天論、宣夜論、渾天論。無論我國古代哲學還是印度或西方的古代哲學，都把元素看作是抽象的、原始精神的一種表現(xiàn)形式，或是物質所具有的基本性質。現(xiàn)代化學的元素周期律是1869年俄國科學家門捷列夫（Dmitri Mendeleev）首創(chuàng)的。元素周期表中共有118種元素。原子：可以視為全能量載體，對光子、熱、電子具有邏輯作用。

直至20世紀，兩種“宇宙模型”比較有影響，一是穩(wěn)態(tài)理論，一是大爆炸理論。

德國物理學家克勞修斯指出，能量從非均勻到均勻分布的變化過程，適用于宇宙間的一切能量形式和一切事件，在任何給定物體中有一個基于其總能量與溫度之比的物理量，他把這個物理量取名為“熵”，孤立系統(tǒng)中的“熵”永遠趨于增大。但在宇宙中總會有高“熵”和低“熵”的區(qū)域，不可能出現(xiàn)絕對均勻的狀態(tài)。那種認為由于“熵”水平的不斷升高而達到最大值時，宇宙就會進入一片死寂的永恒狀態(tài)，最終“熱寂”而亡的結局，當宇宙膨脹到一定程度，所有星系行星會疏離，分子分解至夸克，而至更小。整個宇宙繼續(xù)膨脹，變成死寂狀態(tài)。這項預測是根據數(shù)百個A1超新星的亮度作出的。

在某種意義上，可以認為任何時空度規(guī)均滿足愛因斯坦場方程：

場方程推出粒子運動方程，其按測地線運動。透過弱場近似以及慢速近似，可以從愛因斯坦場方程退化為牛頓定律。時空度規(guī)本身就代表著引力場。

一個是我們在研究引力（重力）加速度的問題。這個多數(shù)屬于測量的局部錯覺。

還有是關于流形的概念：如果浸入在誘導拓撲下與其像同胚，則稱它為嵌入。因此，嵌入是一一的浸入；但不是所有一一的浸入均為嵌入。

我們可以得出的結論是：宇宙是穩(wěn)態(tài)（靜態(tài)）變化的。

2 蟲洞和新理論

蟲洞是宇宙中可能存在的連接兩個不同時空的狹窄隧道。1930年由愛因斯坦及納森·羅森在研究引力場方程時假設的，認為透過蟲洞可以做瞬時的空間轉移或者做時間旅行。蟲洞可以把平行宇宙和嬰兒宇宙連接起來。蟲洞也可能是連接黑洞和白洞的時空隧道，所以也叫"灰道"。這要求有負能量。宇宙項也稱為“真空的能量”，在沒有物質的空間中，能量也同樣存在。

膜宇宙學是一個物理學上超弦理論和M理論的分支，專門研究宇宙膜，該理論認為宇宙其實是鑲在一些更高維度的膜上。該學科同時研究那些更高維度的膜是怎樣影響著我們的宇宙。E. Witten 提出了一種 11 維時空中的新理論。

3 虛擬的應用

回顧歷史，在大的危機之后，總會有新的行業(yè)誕生。20世紀是互聯(lián)網。21世紀就是物聯(lián)網（IOT）。美國將新能源和物聯(lián)網列為振興經濟的兩大重點。物聯(lián)網是指通過各種信息傳感設備，如傳感器、射頻識別（RFID）技術、全球定位系統(tǒng)、紅外感應器、激光掃描器、氣體感應器等各種裝置與技術，實時采集任何需要監(jiān)控、連接、互動的物體或過程，采集其聲、光、熱、電、力學、化學、生物、位置等各種需要的信息，與互聯(lián)網結合形成的一個巨大網絡。其目的是實現(xiàn)物與物、物與人，所有的物品與網絡的連接，方便識別、管理和控制。 在物聯(lián)網應用中有三項關鍵技術：（1）傳感器技術；（2）RFID標簽；（3）嵌入式系統(tǒng)技術。這難道不是果殼中的宇宙嗎。有“躲進小樓成一統(tǒng)，管他冬夏與春秋”的意境。

4 結語

可以預言，地球中心的熱量是萬有引力提供的；地球的溫度與地球電場、地震的頻率的變化規(guī)律一致。可能我們構想宇宙，可以參考各種宗教和玄學的說法。我們或許沒有必要把宇宙研究成量子力學的情景。例如，我們可以設想一個造物主：他調解著宇宙的關系和差異的和諧。當然這個目的是使我們的生活有所豐富精彩，不然我們的生活也是死寂的，沒有希望的。要知道宇宙物質環(huán)境和地球環(huán)境有很大的差別。更可以我們把宇宙描述成一個國，各種星系和星體是成員和子民，可以對應我們每一個人。我甚至喜歡一些儒學的關于宇宙和世界的描述。

參考文獻：

[1] S·W·霍金，G·F·R·埃利斯.時空的大尺度結構[M].湖南：湖南科學技術出版社，2006.

[2]王志良.物聯(lián)網：現(xiàn)在與未來[M].北京：機械工業(yè)出版社，2010.

作者簡介：曹燁（1979—），男，上海人，研究生，研究方向：相對論、宇宙學、信息智能科技。