信息場充滿宇宙空間

劉培生，謝柏松，程 偉

(北京師范大學(xué) 核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 射線束技術(shù)教育部重點實驗室，北京 100875)

0 引言

人類對自己存在于其中的宇宙了解甚微，對自然界知之甚少，因此充滿了疑惑和好奇。通過人類的不斷努力，解決了自然界的少量問題，并被不斷驅(qū)使著展開更加廣遠(yuǎn)和深入的研究[1]。在貼近人類日常生活空間的各個領(lǐng)域進(jìn)行廣泛研究的同時，一邊走向深海和地球深處，一邊走向廣博的太空，試圖獲取更為豐富的自然信息[1-2]。探索宇宙之奧秘，得到更多來自太空的信息，成為當(dāng)今科學(xué)的一大主流。對于一些經(jīng)常被討論的話題，大家都有不同的認(rèn)識。在這里，作者提出自己的如下觀點，作為拋磚引玉，以期感興趣的廣大讀者展開廣泛的討論和進(jìn)行深入的研究。

1 個體的獨異性

我們知道，地球上每個人的指紋都是不一樣的，而每個人的骨骼構(gòu)造、血管形狀等方面的細(xì)微特征也是各有差異的[3]。這就是說，每個人都具有自己獨一無二的信息特征，盡管每個人都有兩只眼睛兩條腿等共同特點，甚至有的長相都很相似?？偟膩碚f，世界上的每個人都是獨一無二的，沒有完全相同的兩個人。俗話也說道，世上沒有兩片完全相同的樹葉，也是這個道理：每片樹葉都有自己獨特的細(xì)節(jié)。類似地，就算是構(gòu)成物質(zhì)的基本單元，比如上夸克，即使其色、量子態(tài)相同，每個上夸克更深入的細(xì)微信息(基本單元之“基本”是難以窮盡的)也可以是各具特點的，即它們每個都會有自己的“個性”。因此，由它們組成的每個核子當(dāng)然也是獨一無二的。電子也是這樣，盡管都具有荷電約1.60×10-19C和載質(zhì)約9.11×10-31kg的共性[4]，甚至是具有相同量子態(tài)的電子，它們更多的細(xì)微特點或者說信息細(xì)節(jié)仍然是獨一無二的。所以，即使是最簡單的氕原子，僅由一個質(zhì)子和一個電子組成，各個氕原子也都是不一樣的，都可以有各自獨特的“指紋”信息和“DNA”信息。至于更大的結(jié)構(gòu)體，從一塊物質(zhì)、一個生命體，到一個星球、一個星系，甚至平行宇宙，每個結(jié)構(gòu)層次中的每個結(jié)構(gòu)體，都是獨一無二的，都有各自特異的信息特征，盡管可以有某種程度的相似。

2 結(jié)構(gòu)體的信息場

任何結(jié)構(gòu)體都有自身的信息場，無論是一個基本粒子，還是一塊石頭、一顆樹、一個人、一個星球，再大到一個天體，等等，而且每個結(jié)構(gòu)體的信息場都可以充滿整個宇宙空間。當(dāng)然，高層次結(jié)構(gòu)體的信息場是其內(nèi)部所包含的較低層次結(jié)構(gòu)體的信息場之集成，但各個層次結(jié)構(gòu)體的信息場都具有其自身相對的獨立性。比如說，太陽系內(nèi)地球上某一個粒子和某一個人的信息場，雖然都包含在太陽系的總體信息場中，但它們也有各自的相對獨立性。典型的例子就是量子糾纏[5]和雙胞胎心靈感應(yīng)[6](參見圖1和圖2)?？梢哉J(rèn)為，量子糾纏是具有耦合信息場的若干粒子之間(如一個零自旋中性介子衰變得到的電子和正電子兩者之間[7])的信息聯(lián)系；雙胞胎心靈感應(yīng)是具有耦合信息場的兩個雙胞胎人體之間的信息聯(lián)系。由于每個結(jié)構(gòu)體(如上述粒子和雙胞胎個體等)一旦產(chǎn)生，其信息場就可以一直充滿整個宇宙空間或者說至少是人類目前可以實現(xiàn)探測的可及空間范圍，因此其中在近距離發(fā)生了信息場耦合的結(jié)構(gòu)體，在整個宇宙空間內(nèi)也就可以一直保持這種信息場耦合。也就是說，這種結(jié)構(gòu)體的信息場不但是結(jié)構(gòu)體“與生俱來”的，而且是“與生俱來”的同時就彌漫整個宇宙空間的?？梢?，這種信息場耦合作用是即時聯(lián)動的，彼此分開的兩者聯(lián)動是同時發(fā)生的，不用涉及信息場的傳播速度(諸如達(dá)到光速和超光速)這些問題，而且當(dāng)然也不受空間距離的限制。

遺憾的是，人類的大腦處理系統(tǒng)目前還局限于一些比較具象的信息，如感知比較表層而直接的熱能、顏色以及借助儀器可探測的溫度、電磁運動等物理信息[8]，而對于其他很多更豐富的信息尚未認(rèn)知，更無法處理。借助儀器接觸式探測腦電波[9]等人體生物場信息算是比較先進(jìn)的了，但人體腦電波的長程感應(yīng)還屬于“奧妙”。對于諸如此類的“奧妙”，用上述結(jié)構(gòu)體信息場理論即可很好地解釋。腦電波等人體生物場信息只是整個人體信息場的一部分，雖然人類儀器尚無法做到遠(yuǎn)程探測，但雙胞胎心靈感應(yīng)即說明這些信息可以通過某種“神秘”的方式進(jìn)行感知和探測。

3 暗物質(zhì)信息與暗光子

我們知道，宇宙是由物質(zhì)、能量和信息構(gòu)成的，其中包括暗物質(zhì)和暗能量[10]。根據(jù)物理學(xué)的質(zhì)能關(guān)系，物質(zhì)和能量其實可以視作一回事。任何物質(zhì)和任何能量都承載著某種信息，而宇宙之中的任何信息也都可以通過物質(zhì)和能量得以傳遞。信息和物質(zhì)、信息和能量完全是相伴相生的，沒有不攜帶信息的物質(zhì)或能量，也沒有離開了物質(zhì)或能量的信息。因此，宇宙中每一個事物都會與其他事物產(chǎn)生信息作用，這是宇宙內(nèi)部各個環(huán)節(jié)之間關(guān)聯(lián)的紐帶。這個紐帶依賴的就是事物的信息場。但人類對這些信息場中每項信息的感知和探測則與自身的認(rèn)知水平相對應(yīng)，很多信息還不能獲知。

如上所述，宇宙空間充滿著各種各樣的信息場。宇宙空間中可以有不存在物質(zhì)形態(tài)的“真空”，但沒有不存在任何信息場的“真空”。這種狀態(tài)是宇宙設(shè)計的基礎(chǔ)，當(dāng)然也決定著宇宙的產(chǎn)生、發(fā)展、運動、演化等規(guī)律。類似于攜帶遺傳信息的生殖細(xì)胞，它將根據(jù)該信息進(jìn)行自身的發(fā)育、成長直至凋亡。

同樣地，暗物質(zhì)也與信息同在。作為宇宙的重要組成部分，暗物質(zhì)除了已經(jīng)表現(xiàn)的物質(zhì)引力這一十分有限的信息之外，還一定有更豐富的信息會釋放，還一定有更多的信息需要在宇宙時空中傳遞和發(fā)生交互作用。人類正試圖獲得這樣的一些信息。我們看到，源于物質(zhì)又作用于物質(zhì)的電磁波為我們揭開了更多的廣袤時空，特別是可見光區(qū)的光子發(fā)揮了十分重大的作用。對應(yīng)地，暗物質(zhì)世界可能也存在同等重要的“暗光子”，只是我們還沒有能力探測，當(dāng)然其產(chǎn)生、運動、傳播、作用機制等都不得而知。人類已經(jīng)發(fā)現(xiàn)暗物質(zhì)參與物質(zhì)的引力作用，并認(rèn)為不參與電磁相互作用。但這些“暗光子”是否頻頻地與我們認(rèn)識的物質(zhì)世界“悄然”發(fā)生各種各樣的作用而我們還不自知？我們周圍是否充滿著暗物質(zhì)的豐富信息而我們還不自知？是否一些費解的奇異自然現(xiàn)象與它們有關(guān)？如果能夠探測這些作用，就可讓我們更好地了解我們存在的這個宇宙。比較令人期待的是，這些“暗光子”與我們認(rèn)識的光子或中微子發(fā)生作用的信息感知，可能首先會被人類捕捉到。就目前的認(rèn)識，暗物質(zhì)和中微子都表現(xiàn)了與萬有引力定律一致的引力作用，而暗能量則是反引力的。因此，很早就有人提出過以研究中微子為突破口進(jìn)入暗物質(zhì)的認(rèn)識空間。而對光子運動規(guī)律的更多研究，也許同樣有助于我們對暗物質(zhì)世界的認(rèn)識。我們或許可以設(shè)想，光子為人類展示了一個豐富多彩的物質(zhì)世界，那么“暗光子”也同樣可以展現(xiàn)一個豐富多彩的暗物質(zhì)世界，而這個世界也許存在著與我們認(rèn)知截然不同的生命形式或能量形式。我們完全可以相信，暗物質(zhì)也一定攜帶著豐富的信息，這些信息總會以一定方式釋放和傳遞出來并發(fā)生作用：除了引力信息之外，更多地表現(xiàn)其結(jié)構(gòu)形態(tài)、作用機制、運動規(guī)律等方方面面?？傆幸惶?，暗物質(zhì)與我們熟悉的物質(zhì)世界發(fā)生作用的信息會被我們獲得，暗物質(zhì)世界自身的聯(lián)系信息也會被我們截取。

4 無窮大是一種信息

宇宙中的一切過程皆為信息，科學(xué)中涉及的“無窮大”其實也是一種信息。這種信息是一種人類可以在某種程度上有所感覺的特別圖景，但大都難以窮盡其極限想象。因此，我們可能有絕大多數(shù)人靜下來思考時都會感到，“無窮大”這一信息在很多情況下其實超越了我們的思維空間，或者說，可以懷疑人類的思維水平是否能夠處理“無窮大”這一信息?！盁o窮大”可能是真正存在的，但我們認(rèn)識的宇宙時空是否也存在我們認(rèn)為的“無窮大”？

4.1 無窮大收斂之佯謬

有研究者報告過“無窮大收斂于-1”的論點，即S=-1(其中S表示無窮大∞)[11]：

設(shè)：S=1+2+22+23+…

有：S=1+2(1+2+22+…)=1+2S

得：S=1/(1-2)=-1

按照這種論證方式，還可證明S有很多其他可能的收斂值，例如：

S=1+n+n2+n3+……(如其中n為大于1的任意正數(shù))

有：S=1+n(1+n+n2+……)=1+nS

得：S=1/(1-n)

依此，還會有其他方式獲得其他不同的可能收斂值，即無窮大在不同情況下會有不同的收斂方式并收斂于不同的值。

但另一方面，因為無窮大加減一個有限數(shù)還是無窮大，即

S1+m=S2(其中m為任意有限數(shù))

如果無窮大是一致的，即

S1=S2

則有m=0

此即說明任何有限皆可忽略歸零，而若m是真實發(fā)生并產(chǎn)生了不可忽略的作用和影響，則事實上是m≠0

此時S1≠S2

這說明此時無窮大沒有一致性，或者說并不存在一個統(tǒng)一的無窮大；而前面提到的無窮大收斂，要具備一個前提：即任何的無窮大都是相等的或說是等價的?？磥磉@個前提實際上無法保障。

還有一個問題，上述數(shù)之“無窮大收斂”推演過程的處理中用到一個括號，這個括號將一個無限推進(jìn)的事件“括起”來了，這是否意味著已經(jīng)在人為主觀上對這個“無窮大”進(jìn)行了限制，這種做法是否合理？另外，就算該處理方式在數(shù)學(xué)上可以，但在物理事件中是否仍然可行？或者說，這個“括起”的行為是否要到高一級的維度才能實現(xiàn)(參見本文下面的第4.3部分)，而且實現(xiàn)的具體途徑和方式也因所論“無窮大”的具體結(jié)構(gòu)和推進(jìn)方式而異(參見本文下面的第4.2部分)。

4.2 無窮大的差異和疊加

作為最簡單的例子，首先來看以下幾個關(guān)系：

∞1=1+3+5+7+…

∞2=2+4+6+8+…

∞3=1+2+3+4+5+6+7+8+…

顯然

∞3=∞1+∞2

這里結(jié)合前面第4.1部分提到的無窮大S，可以說明兩點：一是無窮大可以有不同的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和不同的發(fā)散方式，如S與∞1和∞2；二是無窮大可以疊加，如∞1和∞2疊加成為另外一個無窮大∞3。這個疊加，是內(nèi)部結(jié)構(gòu)和發(fā)散規(guī)律類似的兩個無窮大(∞1和∞2)，疊加成為另外一個內(nèi)部結(jié)構(gòu)和發(fā)散規(guī)律也類似的無窮大(∞3)。而由兩個內(nèi)部結(jié)構(gòu)和發(fā)散規(guī)律不同的無窮大(如S與∞1或∞2)疊加，將形成一個具有新的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和發(fā)散規(guī)律的另類無窮大。當(dāng)然，無窮大的疊加還可能需要一定的條件，比如說：內(nèi)部結(jié)構(gòu)和發(fā)散規(guī)律類似的兩個無窮大之間才可能發(fā)生疊加，而內(nèi)部結(jié)構(gòu)和發(fā)散規(guī)律不同的兩個無窮大之間則實際上不能實現(xiàn)有效疊加。

對于我們的宇宙來說，如果沒有設(shè)定，系統(tǒng)的線度延伸無法估量，空間延伸的邊界無法估量，內(nèi)部變化延伸也無法估量，等等；而這些不同方式延伸的“無法估量”，就疊加成為整個宇宙系統(tǒng)延伸的“無法估量”。其實，宇宙爆炸理論[12-13](參見圖3)和全息宇宙理論[14]都包含了宇宙運作規(guī)律的某種設(shè)定，只是設(shè)定方式的考慮不同而已。

另外，同是無窮大，有可數(shù)無窮(例如自然數(shù)或有理數(shù)等)和不可數(shù)無窮(例如無理數(shù)或?qū)崝?shù)等)不同層次和等級之分，顯然后一類無窮大比前一類更大，因為后面無窮大減掉前面無窮大不是有限，還是無窮大。

4.3 低維無窮大向高維空間收斂

處于一個平面內(nèi)的一段彎曲海岸線可以無限分形而得出其長度為無窮大的結(jié)論，但這段分形長度無窮大的海岸線可以限制在將其包圍的矩形面之內(nèi)，此即一維無窮大收斂于二維空間的實例；一個海島高低起伏并且彎曲的閉合海岸線可以無限分形而得出其長度為無窮大的結(jié)論，而且海島高低起伏變化無窮的地面也可以無限分形而得出其面積為無窮大的結(jié)論，但這圈分形長度無窮大的海岸線和分形面積無窮大的島嶼可以限制在將其包圍的立方體之內(nèi)，此即二維無窮大收斂于三維空間的實例。由此類推，宇宙三維空間的無窮大也可望收斂于四維空間(注意這個不是四維時空)。因此，我們可以有理由認(rèn)為，今天觀察到的無窮大事件，即可能收斂于我們還不認(rèn)識的四維空間。也就是說，在這個四維空間里，我們熟悉的三維空間內(nèi)發(fā)生的無窮大，都是有限事件，甚至是非常局限的小范圍內(nèi)。

分形的海岸線維度可以到二維(參見圖4)，同理二維的分形海綿維度可以到三維。但無窮性沒有變化，只是在高維度變得有界了。好比籃球面，在二維面本身GG上是無邊的，因此無窮，但把它嵌入到三維空間，它卻是有界的，三維球面到四維類似。

5 關(guān)于宇宙“加速膨脹”

關(guān)于宇宙“加速膨脹”之圖景，按照“松緊帶上均布紐扣后兩端拉伸”的模型，確實可以說明地球上觀測到的各向星系一致紅移現(xiàn)象，而且呈現(xiàn)的也是“星系越遠(yuǎn)，離開我們越快”。但這其實是宇宙的一致膨脹狀態(tài)而不一定是加速膨脹，而且根據(jù)地球上展示的爆炸，只有爆炸中心有機會觀測到各向一致的“紅移”；其他位置可以觀測到各向“紅移”，但“紅移”在不同的方向不會“一致”。據(jù)此我們認(rèn)為，在地球上模擬“宇宙炸脹”的實驗難以得出符合理論預(yù)計算的結(jié)果，而可能是遠(yuǎn)遠(yuǎn)地偏離。這樣一來，其實驗結(jié)果及后期提出的改進(jìn)理論詮釋，甚至可能誤導(dǎo)人們對真實宇宙的認(rèn)識。

另外，現(xiàn)在有研究認(rèn)為可能星體光譜本身的變化就能解釋加速膨脹[15]，而不需要暗能量的概念。還有，2019年5月20日起，米的定義更新為[16]：當(dāng)真空中光速c以m/s為單位表達(dá)時選取固定數(shù)值299 792 458來定義米。其中秒是由銫的頻率ΔνCs來定義。人們總說距離膨脹，假定光速不變，是否也可能是銫的頻率降低導(dǎo)致觀測到宇宙膨脹。等等。這些在這里暫不做更多的討論。