卡拉比—丘」空間與「奇點」猜想

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卡拉比—丘」空間與「奇點」猜想

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(2013-08-18 15:35:01)

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「卡拉比—丘」空間與「奇點」猜想

楊明昆 王嚴學 楊昭國

(ygyzg@126.com)

摘要：「奇點的物質組成」是「光子能量」——所謂的「奇點」應為「能量奇點」。正是這種「巨量」的、「頻率相近」的「光子」集中在一個「微小區域」，造成了所在空間的「極度彎曲、纏繞」：形成了一個「卡拉比—丘」空間。

關鍵詞：鏡像；維度；奇點；光子；空間；大爆炸；粒子；反粒子；

1.「卡拉比—丘」空間

1.1「鏡像背影」

1.1.1「鏡像」

鏡像：一個物體相對於一個鏡面的複製品。最簡單的鏡像是一維鏡像：x與-x。簡單的或者說是平坦的二維鏡像：（x，y）與（-x，-y）、三維鏡像：（x，y，z）與（-x，-y，-z）（圖1）。

圖1

但是，在引力場中，空間與其鏡像空間都會發生彎曲，在特別「極端強大的引力場下」甚至會發生纏繞（圖2）。

圖2

1.1.2「鏡像背影」

「鏡像背影」：一個人照鏡子，看到是自己的背影（圖3）。

圖3

1.2「卡拉比—丘」空間 ［1］

1.2.1「維度」

這裡所說的「卡拉比—丘」空間，指的是一個蜷縮的六維空間。

在這樣的六維空間中，還可能存在這樣的關係：①任一維度都有另外一個維度與之成「鏡像背影」；②六個維度中，凡不是成「鏡像背影」關係的任意兩個維度都相互垂直；③任意三個相互垂直的維度形成的空間，與另外三個維度形成的空間「相反」：一個是另一個的「反空間」。

「光子」是電磁波，其傳播方向、電場方向與磁場方向，兩兩垂直，各佔一個維度。在平坦空間里，電磁波——「光子」，可以說是一個標準的「三維正交」（圖4）。

圖4

1.2.2「曲率」

「卡拉比—丘」空間看起來就像紙團，就是那些你隨手扔掉的攥成團的用過的草稿紙那樣，然而，「卡拉比—丘」空間的迂迴曲折和翻轉可比你那隨手一攥，擰出來的形狀複雜多了，它們像一條條蛟龍一樣，盡情地翻騰，繞著自己翻過去，再轉回來，打成一個個環。但它們只遵循一種更為抽象的幾何學，比如說，「卡拉比—丘」空間根本不知道什麼是直線（圖5）！

圖5

1.2.3「大小」

「卡拉比—丘」空間的大小L如何呢？它的半徑小於億億億億分之一米，只有質子和中子半徑的億萬分之一（L<<10-15米）！太小了！我們是無法用任何辦法來考察到的，更別說鑽到裡面去旅遊一番、看個究竟了。

1.2.4「背影在前」

身處某一個「卡拉比—丘」空間，會有異樣的感覺——它很像有趣的房子：很多牆壁圍繞著我們，房子上似乎到處都是鏡子，鏡子里有無數我們自身的影像，當我們凝視的目光投向任何方向，我們都在經歷著奇特的視覺魔幻，比方說，你注視正前方，看到的是什麼？不是你的正面，而是你的背部！

當然，「卡拉比—丘」空間裡面並沒有什麼鏡子，那裡只是空間本身。所以這裡存在一個本質上的差異：從理論上講，當你可以看著前方而確實看到了你的背部時，你可以對著你的「背」扔個球過去，兩秒鐘後，你猜會怎麼樣？你會感到有個發射物朝著你的背部衝過來！想知道這個球的具體行蹤嗎？客觀存在可能已經在六維空間里來回折騰了好幾圈，就像乘坐了好多個過山車一樣，最終，它結束了整了旅行，在你背上停了下來。「卡拉比—丘」空間就是這麼一種奇怪的東西！

可以說，「卡拉比—丘」空間很像一個「六維鏡像背影纏繞」——「背影在前」，或者說人與其背影在這個「六維空間」中，「互為背影」、「互在其前」。

2．「奇點」

2.1「引力奇點」

引力奇異點，也稱時空奇異點或「奇點」，是一個①體積無窮小、②密度無窮大、③溫度無窮高、④時空曲率無窮大的點。 ［2］［3］

2.2「能量奇點」 ［4］

上述的「引力奇點」，是從產生的效果上來說的——具有引力效應。但是，從「奇點」的「物質組成」上來討論，我們認為，在「能量負壓」下，是球面「光子能量」的「兩個無限」：「數量無限」和向球心的「擠壓無限」（「負壓」），造成了上述中的「四個無窮」：①體積無窮小、②密度無窮大、③溫度無窮高和④時空曲率無窮大——形成了「能量奇點」——「奇點的物質組成」是「光子能量」——所謂的「奇點」應為「能量奇點」（圖6）。

圖6

2.3「光子共振」

上述中，球面上的「光子」，在「負壓」作用下向球心聚集的同時，「光子」的波長也在減小。

在「能量奇點」里，「光子能量」的狀態如何呢？在「極端負壓」的作用下，其中的「光子」波長λ都變得「極端微小」了：λ<<10-15米。若C為光速，則頻率f=C/λ>>1023(赫茲)。可見，「能量奇點」里的「光子」，都已經「被壓縮」成為「頻率相近」的「暗光子」了(頻率等於或大於1024赫茲的「光子」，稱為「暗光子」)。 ［5］

在「能量奇點」里，由於「光子」的「頻率相近」，可以發生「光子共振」，造成「能量奇點」的「不穩定」而引發「大爆炸」。

2.4「大爆炸」與「湮滅」

組成「奇點」的「物質」，就是「數量無限」的「光子」。「數量無限」的「光子」在高溫、高壓（「相對論質量」和「負壓」）下發生「大爆炸」：「光子」能量→「大爆炸」→粒子+反粒子。

這與我們已經知道的「湮滅」現象是一致的。「粒子」與其「反粒子」相遇，發生完全的物質-能量轉換產生如光子的能量形式，此過程稱為「湮滅」。比如，一個正電子和一個電子碰撞後湮滅，通過光子的形式釋放能量。即有：粒子+反粒子→「湮滅」→「光子」能量(圖7、8)。［6］

圖7

圖8

3.「奇點空間」

3.1「卡拉比—丘」空間與「奇點」

「奇點」即「能量奇點」，擁有無窮的「光子能量」E，根據「質能方程」可以知道，「奇點」也擁有無窮的「相對論質量」M=E/C2(C為光速)。

上面已經說到，「光子」是電磁波，傳播方向、電場方向與磁場方向，兩兩垂直，各佔一個維度。在平坦空間里，電磁波——「光子」，可以說是一個標準的「三維正交」（圖4）。

如果「巨量」的、「頻率相近」的「暗光子」集中在一個「微小區域」——「奇點」——其空間特徵如何？

「時空告訴物質如何運動，物質告訴時空如何彎曲」。正是這種「巨量」的、「頻率相近」的「暗光子」集中在一個「微小區域」，其產生的「極端」「無窮相對論質量」，造成了所在空間的「極度彎曲、纏繞」：形成一個「卡拉比—丘」空間（圖9）。

圖9

3.2「空間」與「反空間」

「奇點」——「卡拉比—丘」空間里的「暗光子」發生「共振」，產生「大爆炸」。「大爆炸」產生的「粒子」，在「卡拉比—丘」空間里的「空間」通道擴散；產生的「反粒子」，在其「反空間」通道里擴散（圖10、11、12）。

圖10

圖11

圖12

參考資料:

［1］《「卡拉比—丘」空間》百度百科

（http://baike.baidu.com/view/1521577.htm）

［2］《引力奇點》維基百科

（http://zh.wikipedia.org/wiki/引力奇點）

［3］《宇宙奇點》百度百科

（http://baike.baidu.com/view/744098.htm）

［4］《「奇點」的物質組成》（已提交、處理中）

(http://blog.sina.com.cn/s/blog_94b2f1e50101f971.html)

［5］《「暗光子」猜想》 （已提交、處理中）

(http://blog.sina.com.cn/s/blog_94b2f1e50101fupd.html)

［6］《「湮滅」的「可逆性」討論》中科院科學智慧火花

（http://idea.cas.cn/viewdoc.action?docid=9056）

［7］相關資料請參考《「光子負壓」》(http://blog.sina.com.cn/u/2494755301)

（楊明昆 王嚴學 楊昭國期待您的交流、討論 ygyzg@126.com)

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