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再谈复空间
2020-03-02
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    空间是物质运动的存在形式,有物质运动则一定有其存在形式的空间,反之没有了物质运动的存在,空间也失去了存在的依据,也就不复存在了。

    我们现在所认识、生活的宇宙空间是三维空间,所有的物质运动及日常生活都是在长、宽、高这三个特征维度构成的空间中进行的。而这里所要谈的是笔者在“对物理学的思考”中所提出的复空间,这是在三维实空间上再加虚维构成的空间。这里的复空间是与三维空间+时间轴定义的(爱因斯坦)四维时空是绝然不同的。因为复空间加上时间维则将是更高了一维的时空,这是在物理学上尚未认真的讨论过的空间。

    在目前的物理学中,人类只认识理解了三维空间中的物质运动,对除此之外的空间人类尚无法描述,连想象都十分困难。就比如说,在四维空间之中,物质是在怎样的运动,是否真的存在生物等等 。

    在数学的数理逻辑分析的几何学中,可以有多至N维空间的,也有对四维空间地描述,这种图象描述为图一所示意。图中将一、二、三、四维构成发展也进行了一定地描述,即零维的点运动成一维的线,一维的线运动成二维的面,二维的面运动成三维的体,三维的体运动成四维多体。而如果按现代对空间的理解,这个四维多体是由八个三维立方体构成,其最里面的三维立体空间为实维三维立体空间,包围在实三维立体空间外的六个三维立方体为实、虚维组合的三维立体空间,最外面的立方空间为虚立体空间。

    从逻辑上而论,实三维立体空间是不会是宇宙全部空间的,因为不管三维立体空间如何向外伸展,总还有零的负方向的空间没被包含在内,故宇宙中的空间中还有三维实立体空间所没包含的空间。而复空间则不同,因为宇宙中所有的一切都包含在复空间之中了,故宇宙的空间其实是复空间。这是由于复空间的八个三维立方体空间中,在实三维立方体外的六个实虚结合维的三维立体空间外面的三维立方体全是由虚维构成的三维虚立方体空间,而依照过去讨论过(对物理学的思考)的虚空间中,内、外是相反的,即在看似在虚空间的框之外的所有空间其实是在虚空间之内的,而在看似在虚空间的立方框之内的所有空间其实是虚空间之外。但数学终归不是物理学,数学的空间也就与物理空不一样。数学的空间中可以有多个维度相互正交(垂直),但在物理学空间中最多只有三个维度相互正交(垂直),由X、Y、Z三维已组成了完整的物理空间,再也容不下其它与之正交(垂直)的维度了。这样物理学的复空间并不是数学中所描述的四维空间那样,也只能是如数学空间那样理解而已。其实在物理学中复空间如在前面(对物理的思考)讨论过的,其中的虚维与实维的正交是如电、磁场那样的环绕正交的,而并不是简单的垂直。即相对实维的X、Y、Z而电言,虚维似乎是一个旋转维。

    在四维空间中有些很有趣的图形,当然这是在三维立体空间不能实现的图形,比如莫比乌斯环、克莱因瓶等等,这些都是空间曲变形成的种种图形,其实也是由物质运动形成的种种空间形态。莫比乌斯环如图二所示意。莫比乌斯环是通过将正反面其中的一端反转180度与另一端对接形成的,也因此它将正反面统一为一个面,但也因此而存在了一个"拧劲"(旋转)。如果一个蚂蚁在这个面上爬行,它会认为自已一直是向前行进,确一直是在这个面上,永远逃不出这个怪圈。对它而言这个莫比乌斯环就是它全部的活动空间,与这环外的所有空间没有任何关系,即这个莫比乌斯环对它就是一个独立与外部空间的独立空间,它与这个环一起作为整体可以在空间中运动,但它却也只能在这个环上运动。

    莫比乌斯环是由于空间发生曲变而形成的,即空间曲变可能形成一个独立于外部空间的独立空间,这个空间作为一个整体可在其所存在的空间中运动,且在一般情况下,独立空内的物质运动也不与其外部空间中的物质运动发生相互作用,而只是作为独立空间整体与空间中的物质发生相互作用。但空间只是物质存在的形式,只有存在物质运动才有物质运动的存在形式,没有了物质运动也就必然不存在物质运动的存在形式了。也就是如果曲变了空间只有存在有相应的物质运动,这个曲变了空间才能存在下去,如果这个曲变了的空间中不存在相应的物质运动,那么这个空间也就不符存在了。

    现在设想在莫比乌斯环上不是蚂蚁在这个面上爬行,在上面运动的是一个电磁波,这样这个电磁波就一直会在这个莫比乌斯环上运动下去了,即电磁场的运动是在这个环上,但却并不是固定在环上的确定位置上一直运动下去的。这时如果莫比乌斯环的长度若为电磁波的半波长,这时这个电磁波就形成了一个电磁驻波,电磁场的振动就好象固定在莫比乌斯环的确定位置上了。由于莫比乌斯环上有了电磁驻波的物质运动,这样这个莫比乌斯环也就有了存在的依据同样会一直存在下去了,不会由于没有存在物质运动而消失了。这样这个莫比乌斯环空间也就成了一个独立的空间系统,在一般情况下这个独立空间可以作为一个统一体在空间运动而保持下去。同时这个莫比乌斯环由于是空间曲变而构成,也就存在有一定的空间曲变值,也就存在了空间曲变的标称值--质量。而这个在莫比乌斯环上的电磁驻波在外空间中的电磁场也有了确定的电磁场指向,从而形成了电磁荷粒子。

    莫比乌斯环是空间面旋转构成的,而克莱因瓶则是三维空间旋转而构成的,它们旋转的过程实际上是空间曲变的过程。这种空间曲变的发生,实际上是由于在其内运动物质运动形态发生了变化而引起的。正如两个高能电磁荷粒子(如两个质子)发生对头碰撞,当它们相互接近到一定距离时,它们间的相对运动速度会超过真空中的光速,这时它们所在空间中的两个电磁荷之间的距离就会变成虚数(如在“对物理学的思考”中讨论的那样),即空间发生了曲变,造成莫比乌斯环的形成,这时恰好又是电磁荷粒子发生强相互作用放出了电磁波,而电磁波在这个莫比乌斯环上又形成了电磁驻波,从而使这个莫比乌斯环的空间成为了在个空间中的独立空间系统,这正是“对物理学的思考”中所述的粒子对的形成过程。之所以是粒子对的形成,是由于作用是相互的,有作用必然有反作用,这样在形成左旋莫比乌斯环时也必然有一个右旋莫比乌斯环形成,从而生成了正、反粒子对。

    对复空间的认识现在仅仅是开始,其中更深入的认识还有待后人不断努力去发现。相信复空间更多的新奇弦妙现象会不断的被 人揭示,我们视目以待吧!

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草根简介


1938年7月15日生。北京大学毕业,分配到中国工程物理研究院核物理与化学研究所工作,直到退休。研究员。现居住北京海淀区。
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