7)超弦
重要结论:
- 宇宙所有物质都是由振动的弦构成,超弦不同的振动模态具有不同的性质,对应不同基本粒子。
- 佛的超弦具有特殊的模态,众生原本是佛,其超弦模态与佛无二,但在三界轮回中众生灵魂超弦的模态渐渐偏离了佛的模态。要想成佛就要通过修持佛法修正自己的模态,恢复与佛一致。
- 超弦理论的时空为10维空间,1维时间;而不是人们熟悉的3维空间,1维时间。人类生活在3维空间,1维时间,其他空间卷曲的很小的尺度下,人类的肉眼无法感知,天人的天眼可以感知。
古希腊哲学家德谟克利特认为:万物的本原是原子和虚空。原子是不可再分的物质微粒,虚空是原子运动的场所。原子不可再分的观点延续了2000多年,直到1930年代卢瑟福原子行星模型的出现(见下图)。该模型认为:原子由带负电的电子和带正电的原子核构成,原子核又由带正电的质子和不带电的中子构成,电子绕原子核旋转。后来又出现了基于量子力学的电子云模型(见下图),认为电子不是一个个的粒子,而是在轨道球面上无处不在的电子“云”。
图1-24 原子模型
在一段时间里,许多物理学家认为质子、中子、电子是不可再分的基本粒子。但随着试验能力的迅速提升,许多更小的粒子相继被发现,包括微子、夸克、希格斯玻色子等,这样一共有17种基本粒子(见表1-3)。
表1-3 三族基本粒子及其质量(单位:质子质量,《宇宙的琴弦》)
第1族 | 第2族 | 第3族 | |||
粒子 | 质量 | 粒子 | 质量 | 粒子 | 质量 |
电子 | 0.00054 | μ子 | 0.11 | τ子 | 1.9 |
电子中微子 | <10-8 | μ-中微子 | <0.0003 | τ-中微子 | <0.033 |
上夸克 | 0.0047 | 夸克 | 1.6 | 顶夸克 | 189 |
下夸克 | 0.0074 | 奇夸克 | 0.16 | 低夸克 | 5.2 |
科学家发现,自然界存在4种力:引力、电磁力、弱力和强力,它们都是通过交换粒子实现力的作用的。引力和电磁力为人们所熟悉。由万有引力定律可知,两个物体间的引力与这两个物体的质量之积成正比,与它们的距离平方成反比。由库仑定律可知,两个静止的点电荷之间的相互作用力同它们的电荷量的乘积成正比,与它们的距离的平方成反比。引力和电磁力的作用距离比较远。强(核)力比电磁力“强”故称强力,是将质子和中子约束核内的力,在10-12毫米范围以外强力迅速减小。弱(核)力比电磁力“弱”故称弱力,它制约着放射性现象。四种力的力度由大到小的顺序为:强力、电磁力、弱力、引力。
物理学家将各种粒子的有关参数和除引力外三个力的有关参数引进量子场论,形成了所谓粒子物理学的标准模型,该模型作出的理论预言与实验符合得相当好,但还存在一些问题。
标准模型无法解释暗物质和暗能量现象。宇宙中存在大量无法观测到的暗物质,比标准模型物质的5倍还要多。暗物质是未知的基本粒子构成,不属于上述17种基本粒子中的任何一种,所有星系都附着在由暗物质形成的宇宙架构上。从大爆炸以来宇宙一直在膨胀。然而科学家发现,宇宙的膨胀仅仅用正常物质和暗物质已经无法解释了。根据爱因斯坦的广义相对论,正常物质和暗物质应该是让宇宙膨胀减速的。但2011年科学家通过观察遥远的超新星发现宇宙的膨胀在加快。这说明除了正常物质和暗物质之外,还存在某种能量在加速宇宙膨胀。这种未知的能量被科学家称之为“暗能量”,其在宇宙的比例特别大(见下图),在宇宙无处不在,控制着宇宙的运行(有点像老子说的道)。这种能量也无法在标准模型的框架内解释。说明标准模型是不完整的,有必要增加新的基本粒子。
图1-25 宇宙中正常物质、暗物质、暗能量所占比例
标准模型把粒子当成没有维度的零维“点”,当点与点之间的距离为零时就带来无穷大的问题。为了克服这个麻烦科学家提出了“重整化”暂定设想,即假设电子的固有质量为负无穷大,于是有下式:
全部质量(即测到的质量)=电场的能量(正无穷)-固有质量(负无穷)=有限量
这种拼凑的东西居然也能为20世纪基本粒子物理的发展做出重大贡献,但毕竟指标不治本,按科学家的话:“把垃圾扫到地毯下掩人耳目”。当与引力结合时,无穷大再次出现,“重整化”也无法处理,尽管科学家在标准模型上左修右改,但均以失败告终,此时超弦理论出场了。
超弦理论是超对称理论和弦理论的结合,是继牛顿力学、爱因斯坦相对论时空概念的第3次革命。超弦理论统一了引力理论与量子力学,还是基本粒子的理论。
超弦理论认为,物质不是由零维的点粒子组成的,而是由1维线体弦组成的,17种基本粒子对应于以不同模态振动的弦(见下图),它是能够解决引力理论和量子力学之间矛盾,并将二者统一的理论。超弦理论既是关于物质的理论,又是关于空间和时间的理论,超弦理论研究中发现了令人震惊的现象,那就是空间的维度变化,我们熟知的三维空间会变成四维或者二维空间,另外根据不同的观测方式,在三维空间出现的现象,也同样会出现在9维空间。
图1-26 不同模态振动的弦对应不同的基本粒子
人们一直认为自己生活在三维中间里,但是超弦理论预言我们的空间不是普通的空间,而是超空间。除了普通数值确定的坐标之外,还存在以格拉斯曼数表示坐标的额外空间。仅仅从限定维度这一点来看,或许可以说超弦理论是划时代的理论
起初科学家根据“弦理论”计算三维空间的物理量时发生了奇妙的事情,出现了明显不合理的结果。但将时-空维度提高到26时得到正确的结果。之所以是26维时空,应用了以下可笑的等式:
1+2+3+4+5+…=-1/12
等式中“+…”表示依次无限加下去。
这个等式连中学生都能看出明显不对,可是这是大名鼎鼎的欧拉提出来的等式,有严格的数学证明。
弦理论和超对称理论结合成为超弦理论后,时空维度成为10维。第二次超弦革命提出的“M”理论统一了5个超弦理论和超引力理论,时空间维度为11,图1-12所示的卡-丘空间成为多维空间的研究提供了数学工具。
图1-27 卡拉比-丘成桐(6维)空间示意图
科学家认为,暗能量在宇宙无处不在,控制着宇宙的运行,他就是老子所说的“道”。暗能量一点也不“暗”而是一片光明,犹如亿万个光芒四射的太阳,只是人类的“肉眼”无法看到罢了,如果征得了佛眼就能“看”到。
人类不能凭肉眼直接“看”到暗物质,具有“无色”的特点,但并非无处不在,因此不是“道”,而可能是比道低层次的空间,如“无色界”空间或者某些佛的净土世界。
科学家发现,暗物质正被暗能量吞噬,暗能量在增长而暗物质在蒸发,有人担心最终将导致一个巨大而空乏无物的宇宙。听起来我们的宇宙似乎前景堪忧。不用担心,上帝创造的这个宇宙是完美的,一切都在按上帝的意图运转。暗物质蒸发可以理解为暗物质“升华”成暗能量,这是高层空间的众生在得道成佛。暗能量在顶层宇宙永远保持绝对的能量优势,绝对可以保证“邪不胜正”,保证顶层宇宙的永恒性。