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宇宙中有哪些最普遍遵循的规律?

题目很大,务虚很贵。回答本题,并作为《新视野综述》,源自笔者4000多篇悟空问答。

写了100小时,提炼大法则,开辟新思维,拓深新视野:不作既济未济,只为济既济未。

1 规律是什么?法则是什么?

狭义的规律(laws),是自然变化或客观现象蕴涵解释性的原理、机制或法则的统称。

狭义的法则(rules),是人类表述规律所借助的思想武器、方式方法、规则规程的统称。

通常,规律与法则被互为表述或混为一谈,这也无可非议。例如,杠杆原理=杠杆法则。

规律或法则,只反映侧面,不代表全面。规律皆有特定条件:凡有规律必有例外

NO EXCEPTION,NO LAW OR RULE❗

按【条件论】来理解规律,丝毫不会贬低规律的意义,也意味着人类认知需要不断进步。

有的规律与法则,表现以大概率与在大范围下运用。可称之为【大规律】、【大法则】。

大法则,也可称为:大观念、第一性原理、基本规律、核心理念,——大同小异。

本题在诉求【宇宙大法则】,我很纳闷。讽刺的是,我们竟然不知道宇宙是什么。

本文思路:宇宙是什么玩意→宇宙有哪些东西→宇宙有哪些大法则,

下面这张【一览表】,恐有疏漏,欢迎大家补充,提出异议。后面有简要解释。


2 宇宙,究竟是什么玩意?

2.1 中西方的经典宇宙观

经典国学的宇宙。宇,代表无穷大空间;宙,代表无限长时间。宇宙是空间上无边无际的时间无始无终的自然存在。

经典西学的宇宙。universe,源于拉丁语,其中,uni(one/统一),verse(revolve/轮回)。宇宙是反复轮回的大统一存在。

显然,中西方的经典宇宙,都是空间无限时间永恒的自然存在。这样的宇宙观,将就。

2.2 物理学的可观测宇宙

为什么我们需要宇宙这个概念?这里借用金刚经的三句义:

佛说宇宙,即非宇宙,是名宇宙

大意是:真正的宇宙,不是通常人们理解的宇宙。真宇宙,不是名义上的宇宙。

通常人类以为的宇宙,是空间无穷大的时间无限长的绝对存在。这种数学抽象的无穷大宇宙,是无法被验证的,也是毫无意义的。

现代科学已证明,【可观测宇宙】半径约460亿光年,是电磁波信息源离地的最远距离。人类只能认知到【最远信息源】。换言之:

只有“可观测宇宙”才有意义,其它玩意,如膜宇宙·反宇宙·平行宇宙......皆无意义。

这个命题是宇宙学第一原则。凡是涉嫌【超越可观测宇宙半径】的理论,都无法证实,美其名曰叫科幻,其实与伪科学并无二致。

3 宇宙,究竟有哪些东西?

这里的“究竟东西”,是指基本存在或终结要素。这样可以简单些,大致有四类东西。

3.1空间(space)

依据:遥望天空一望无际。不妨设想:空间是介于天体之间的传播力与能的存在形式。

3.2 【天体】(natural bodies)

依据:白日看到太阳,夜晚看到繁星,还发现微尘、小行星、行星、脉冲星、超新星。

3.3【实粒子】(real particles)

依据:实粒子(=微尘)是微小的天体。我们发现有:石子、沙子、病毒、细胞、分子、原子、核子、【电子】(最小的实粒子)。

3.4【虚粒子】(virtual particles)

依据:虚粒子既非虚无也非粒,而是真空场承载辐射能的统计单元,简称【场量子】。

场量子是变态的,有不同的密度,相当于玻色子,如:引力子、光量子、胶子、介子。

场量子,既充满在宏观世界,也充满在微观世界。既以【高密态】藏在实粒子的内空间,也以【低密态】藏在实粒子的外空间。

4 宇宙,可以有哪些大法则?

人类的主观世界终究是自然的客观世界。所以本文把“宇宙大法则”分成两大类:

第一类大法则:【纯自然法则】,是自然界独有的蕴涵,作为自然科学的第一性原理,作为最贯通的天机。

第二类大法则:【纯理性法则】,是思想界独创的法则,作为思维科学的第一性原则,作为最高效的工具。

强调一点:任何自然原理,任何思维法则,都有特定的适用范围,真理都是有条件的相对真理,绝对真理是不存在的。

5 纯自然大法则(pure nature laws)

纯自然大法则,对于思想者,尤其理工科的学子学者,是必须了解、探究或温故知新的。

先看下面的【一览表】,有个大致印象。



5.1 总量守恒法则 total conservation

● 【总量守恒】的地位

总量守恒,是物理思维的核心理念,是基础物理的重点难点,也是鉴定学说的主要判据。

● 【转换性】的规定

① 同类参量,可能有转换关系,例如:电磁能↹辐射能,电子质量↹光子质量。注意,说电子湮灭是不严谨的;违背了物质不灭法则。

② 异类参量,只能有当量关系。电量/质量=荷质比。质量/势能=质能比。

注意,说【质量转换为能量】是荒谬的。

● 【参照系】的规定

① 零点参照系,是对于物系保持相对静止的参照系。例如,地表是汽车零点参照系。

② 非零参照系,根据【运动是存在的方式】原理,在虚构一个绝对静止参照系的前提下,理论上有一个非零参照系,但这是自找麻烦。

● 【物理量】的规定

总量指标,也叫【过程量】,是涉及时空总量的测量指标。例如:质量、能量、动量、角动量、电荷量、信息量等。

强度指标,也叫【状态量】,是涉及时空单量的测量指标。如:速度(/m)、压强(/m²)、密度(/m³)、频率(/s)、加速度(/s²)、磁矩(J/T)。

● 【总量守恒】的表述

① 因与外界没有质量或能量的交流,封闭系统的某个总量指标的总值,总保持恒定不变。

②因与外界存在质量或能量的交流,开放系统的某个总量指标的总值,不可能保持恒定。

5.1.1 质量守恒与转换定律

由于不明真相,信徒与瓜民们常有“质量亏损”之类的搪塞。质量守恒的表达式:

若合外力 ΣFi≡0,则△Σmi≡0...(1)

若合外力ΣFi≠0,物系是开放的,与外界环境有质量交换,物系质量或减少或增加。

希格斯质增机制因按m=m₀/√(1-v²/c²),导致他的【质量不守恒】与【能量不守恒】。

真空场不空,场环境有质量。证据就蕴涵在电子湮灭反应里:电子只是急遽膨胀为虚粒子且称光子,电子质量转换为光子质量,即:


电子质量≡光子质量(m₀=0.51MeV/c²)。质能方程E=mc²只是固有的质量与势能的当量关系,而与所获动能(Ek=½mv²)毫无关系。

±e(2m₀) 2×½m₀c²→±γ(2m₀) 2hc/λ...(2)

开放系统在场环境中极速运动,会激发音爆效应,粒子好比飞行器

头前附近被极度挤压,尾后附近极度真空,外围场介质极速填空,导致附近场密度急剧增大,此称极速质增效应

音爆也叫音障。为什么有音障?不就是飞行器附近的空气密度急剧增大的么?同理,极速飞行的粒子附近的场密度也会激增。


看起来场质量是被凭空增加,其实是周围的场介质被吸引过来,很像【洼地效应】,就是一个萝卜一个坑。把物系与场环境看成一个大系统,质量依然守恒。

设实体的质量为m,粒子扰动场所激发的电磁波波长为λ,光子半径r'=λ/2π。粒子震荡半径为r,粒子震荡的场质量增量为:

m'=ζm=(r³/r'³)·m.....(3)

其中,ζ=r³/r'³是质增系数。就低速物系或粒子而言,由于r<<r',ζ≈0,场质量m'可忽略。

5.1.2 能量守恒与转换定律

在零点参考系下,封闭物系能量的三要素:

【总能量】=【动能】 【势能】 【位能】

即:E=Ek Ep U...(4),

其1,Ek=½mv²...(5),

动能Ek,是粒子整体运动的能量,包括:

①测地线动能:Ek₁=½mv₁²,

②自转的角动能:Ek₂=mv₂²。

其2,Ep=mc²=nm₀c²...(6),

势能Ep,用来维持存在形式,与质量同时守恒与转换,本质上是电子以光速自旋的角动能。

势能,只够维持粒子的独立存在,不能用于其它能源——这是人造永动机不成立的基理。

其3,U=U₁ U₂=½n₁m₀v₁² ½n₂m₀v₂²..(7)

U₁是核外电子震荡的电磁能,维持原子存在,U₂核内电子震荡的电磁能,维持核子存在。

位能U,是可变的、可利用的能源,取决于参照系变化与外力作用

位能主要表现为【引力位能】、【电磁位能】、【中子位能】。

若把海平面作为零点参照系,则物系所在位置有【引力位能增量】△U=△GMm/R...(8)。这是水力发电的基本条件。

若加热或提供加速电压,则核外电子震荡加快,有【电势能增量】△U=△n₁ke²/R...(9)。这是风力或燃料发电的基本条件。

若加热中子到数千万度,则中子挣脱原子极速核裂变有【中子位能增量】△U=△n₂ke²/R...(10),这是核裂变与核聚变的基本条件。

5.1.3 动量·动能·角动量的三守恒

5.1.3.1动力学三守恒的适用条件

事实上,绝对封闭的系统是不存在的,对于开放系统而言,只要合外力或合外力矩为零,从效果而言,开放系统就可近似为封闭系统。

动力学,研究【动】与【力】之间的关系。力在时空上的三种作用效果。分别从动量、动能与角动量三个累积效应展开。

5.3.1.2 动量定理,动量守恒

动量定理:动量是力在时间上冲击性累积量,即:p=ʃFdt=ʃmdv=mv...(11),

动量守恒:ΣF外=0则△p=0...(12)

5.3.1.3 动能定理,动能守恒

动能定理:功是力在空间上平移性累积量,即:W=ʃF·dr=△Ek=△½mv²...(13)

动能守恒:ΣF外=0则△Ek=0...(14)

5.3.1.4 角动量定理,角动量守恒

角动量定理:是力在时间上旋转性累计量,叫角动量,即:L=ʃMdt=r×mv...(15)

角动量守恒:若ΣM外=0,则△L=0...(16)

简记图片如下


5.1.4 电荷量守恒与转换定律

本律,通常也叫【电荷守恒】。电磁学比较复杂难懂,其术语信息,冗余严重。本节讲三个等效守恒,四个磁矩难点。

等效守恒之1:电荷守恒↹势能守恒

电荷守恒与势能守恒是等效的。电荷简称荷,电荷换势能。

电子荷=基本荷(e)=1.6×10⁻¹⁹C是电子光速自旋南北极间携带的势能当量:

电子荷定义1:e=κ₁m₀c²...(19),

电子荷势比:κ₁=1.95×10⁻⁶[C/J]...(20)

等效守恒之2:电荷守恒↹质量守恒

电荷守恒与质量守恒是等效的。电子荷是电子质量的当量指标。

电子荷定义2:e=κ₂m₀...(21),

电子荷质比:κ₂=1.76×10¹¹[C/kg]...(22)

粒子有特定电子数,总电荷是守恒的。注意两点,①大粒子荷密度<<电子荷密度。②大粒子荷效应<<电子荷效应,因同斥异吸的弱化。

等效守恒之3:电荷守恒↹磁矩守恒

磁矩(μ),是电子旋转势能(U)对应磁感强度(B)的当量指标。磁矩包括自旋磁矩与轨道磁矩。

磁矩公式:μ=Ja=-ke²/rB...(23)

磁矩难点之1:术语交叉可谓繁杂冗余

①【磁矩】是强度指标,【磁力矩】是总量指标,磁力矩(μ×B)的势能为(-μB)。

②【磁子】=电子自旋磁矩,是最大基本磁矩:μ₀=J₀a₀=-9.3×10⁻²⁴J/T...(24)。

③【磁荷】是磁单极子,以磁通表示,据说是Φ₀=h/2π [Wb=Vs],既悖h[Js]量纲,也悖南北极不可分。这样的磁荷是【伪命题】。

磁矩难点之2:粒子越大反而磁矩越小

磁矩公式,也可以是:μ=-ke²/rB...(25)。推导依据:洛伦兹力(evB)=库仑力(ke²/r²),电势能(ke²/r)=磁势能(-μB)。

原因之1:根据公式(25),磁矩与粒子或轨道半径成反比。半径越大,磁矩强度指标被摊薄。

原因之2:粒子越大,所含电子荷越多,电荷南北极的同斥异吸的弱化效应越大。

下面的实测数据表明,随着粒子半径或粒子质量的增大,磁矩会显著降低。

缪子磁矩:-4.5×10⁻²⁶J/T,比磁子弱207倍,质量106M相当于207个电子。

质子磁矩: 1.4×10⁻²⁶J/T,比磁子弱664倍。质量938M,相当于1836个电子。

中子磁矩,-9.7×10⁻²⁷J/T,比磁子弱959倍。质量940M相当于1840个电子。

重氢磁矩: 4.3×10⁻²⁷J/T,²₁H磁矩比磁子弱2163倍。质量1879M相当于3677个电子。

磁矩难点之3:光子也有磁矩与电荷

光子是什么?是真空场泛起的一个涟漪,仿佛正弦波的一个波节,把这波节卷成一个漩涡球,这就有了光子。这个波节的长度,就是电磁波的波长(λ),把波长蜷起来,就有了光子半径:r'=λ/2π。波节每秒涌动的次数,是光子的频率(f)。涌动一次的能量,是光子的辐射能(ε=hf=hc/λ)。

光子怎么会有自旋磁矩与电荷电量呢?这本来是无法想象与不可思议的。可是自从有了电子湮灭以后,问题就变得非常简单了。为便于直观,我们把湮灭方程复制过来:

±e(2m₀) 2×½m₀c²→±γ(2m₀) 2hc/λ...(2)

两个电子(±e)分别被加速到光速,获得两个电子动能(2×Ek),对撞后,两个电子急剧膨胀为两个光子,同时释放两个光子辐射能(2ε)。湮灭过程中,有四个守恒与转换:

电子质量转换为光子质量,质量守恒。其实,任何光子的质量恒为电子质量,只是光子的半径或密度不同而已。

电子动能转换为光子辐射能,能量守恒:Ek=ε,光子波长:λ=2hc/m₀c²=4.85pm,光子半径:r'=λ/2π=0.77pm。电子半径:r=2.82fm。光子体积膨胀(r'/r)³=0.2亿倍

电子电荷转换为光子电荷,电荷守恒。电子半径是最小,电子荷密度最大,电子荷性最强。但是当电子膨胀为光子,光子荷密度缩小5亿倍。所以光子电荷不予考虑。

电子磁矩转换为光子磁矩,磁矩守恒。同理,光子磁矩≡电子磁矩=9.3×10⁻²⁴J/T,不过,光子磁矩分布极其微弱,也不予理睬。

磁矩难点之4:电子自旋磁矩的模型

下图是电子【环流磁矩模型】。电子究竟什么样,鬼都不知道👻👻👻。电子稳定很像【漩涡球】,电子内部是真空,是高密度的场。


可采用投影代换法,把电子漩涡球投影为电子圆盘,这还不够。设想有一个准电子围绕场核心旋转,由于场质增系数(r/r')³在≈0,准电子质量≈电子质量,也就有了电子环形电流J。

电子自旋磁矩:μ₀=Ja=Jπr²...(26),电流:J=μ₀/πr²=9.3×10⁻²⁴÷(3.14×2.82²×10⁻³⁰),

计算得:J=3.7×10⁵[A],如此巨大电流是很正常的,因为电子极速自旋,就好比尖端放电的回路电流巨大一样。

5.1.5 信息量守恒与转换定律

本律,简称信息守恒。信息的本质是能量,能量的本质是电磁辐射。根据兰道尔原理,信息删除功:

W=kBln2=△Ek=△(m/m₀)hf...(27)

信息量(B),分别与系统的质量、能量、频率、速度平方成正比。

既然质量能量守恒,那么信息量也守恒。有几个要点:①信息的表现形式,其实就是各种参量与参量关系。②信息可分为潜在信息与公开信息,③熵增加系统信息量在递减,熵减少系统或与信息量在递增。

5.2 最小作用量原理 least action

猫狗知道走直线不走冤枉路。鸽子知道飞测地线不会胡乱飞。温度最终要平衡,不会浪费每个角落。大自然很精明,越省力越自然。

本法则是构建大统一方程(GUE)的核心原理。这可以解释:强核力>>电弱力>>分子力>>万有引力。本法则两个数学公式:

|F₁ F₂ ,... Fₙ|<<|F₁| |F₂| ,..., |Fₙ|...(28)

|A₁·A₂·...·Aₙ|<<|A₁|·|A₂|·,...,·|Aₙ|...(29)

公式的意义,表现在以下四个方面。

5.2.1 越多,越弱化——递减法则

万有引力,F=Gm₁m₂/R²,质量积(m₁m₂)之矩阵效应,蕴涵着两个天体内部大量电子南北极,因为同斥异吸效应,大大抵消了电荷之间的电磁力,而蕴涵在引力常数(G)之弱化系数中,写成:

F=Gm₁m₂/R²=ξkq₁q₁/R²...(30)

根据电子荷质比:κ₂=1.76×10¹¹[C/kg],电荷量可折换为质量:q=nm₀κ₂...(31),ξ是电磁力弱化系数。

电荷之间的电弱力:F=kq₁q₂/R²,是因为强核力掺合了太多的电子电荷而弱化:

F=kq₁q₂/R²=ξc⁴m₁m₂/R²...(32)

ξ是强核力弱化系数,当R≈0.1纳米,F是核外电子与核电荷之间的电磁力,当R≈1皮米时,F是弱核力。

5.2.2 越圆,越稳定——圆整法则

轴承里面的小滚珠,可以承受数十吨的压力,主要原因是越是圆整的结构越强劲。

海浪激起的水珠,为什么要接近球形,如果不是地球引力,则成标准球形?原因是球的表面积最小,比表面张力越大越稳定。


为什么电子极稳定或寿命极长?主要原因,当然是电子极速自旋而很圆整。

5.2.3 越小,越节约——密度法则

密度与体积反比(ρ=m/V),体积越小,密度越大,则硬度越大、强度越大、锐度越大、比表面积越大、接触机会越多、耗材越少。超精密制造,例如纳米材料的功能特性有质的飞跃。

5.2.4 越远,越发散——熵增法则

一滴墨水,滴入一池清水中,会自发扩散。一缕青烟,扶摇直上,会自发扩散在茫茫空中,这叫【浓度扩散效应】,也叫熵增加原理。




熵增加原理表明,对于一个封闭系统,或者,一个开放系统处于一个非常空阔的环境,物质的密度分布必将呈现梯度递减状态,物质结构逐渐降解或扩散,越来越混乱分部到每一个角落而呈现均质化状态,熵增加越发陡峭。这就是著名的反比平方效应(∝1/R²)。

强核力如此:F=ξc⁴m₁m₂/R²...(33)

电磁力如此:F=kq₁q₂/R²...(34)

万有引力如此:F=Gm₁m₂/R²...(35)

5.3 最近控制原理 closest control

这又是一个非常重要的自然大法则。日常生活与工作中例如,急事急办,靠船插篙,现场管理、就地清洗(clean in place),远交近攻,睦邻友好,远亲不如近邻,从实际出发,不要舍近求远,不要扯淡。数学操作中也很常见,如四舍五入、级数展开主项、邻域理论。


为什么,人类分析与解决问题,总要分轻重缓急,就近处理呢?这本来就是自然法则使然,可是在物理思维中,或许就不那么容易了。

5.3.1 平衡点控制

宏观与微观运动的本质是都是旋转。旋转是极其复杂的:既有【自转·翻滚·涡流】;同时还有受它的【绕旋·震荡·湍流】。

这也是动力学原理的重中之重。而抽象化的平衡点(←平衡轴、中心轴、圆心、椭圆焦点、支点),正是控制旋转运动的关键。

杠杆原理,是机械传动技术的总法则。杠杆的平衡点(支点),表现为:轮轴的平衡轴,运动员翻筋斗的纵向轴与横向轴,


米骨塔效应,也是一种杠杆原理。每一个长方块的平衡轴是【地板接触边】。冲击力的作用点,必须保证【动力矩】>【重力矩】


二体引力平衡点,是著名的五个拉格朗日平衡点。例如,当卫星在地球右侧时,有所受的太阳引力与地球引力的平衡点【L₂】。当卫星处在日地之间时,有平衡点【L₁】,以此类推。


二体震荡平衡点,例如太阳与木星之间的震荡平衡点,是日木二体的质心,二者都以此作为椭圆轨迹的一个焦点,【太阳角动量】=【木星角动量】,二者震荡周期相等(11.2年)。

值得思考的是:水星近日点进动多余43角秒每百年,究竟是时空弯曲效应,还是与太阳震荡11.2年的震荡有关呢?这个不难研究。


⑤盈亏平衡点。可以理解为【产销动力学】的控制平衡点。这个太简单,不再赘述。

5.3.2 接触面控制

细胞膜的半透性控制介质流,半导体掺杂的PN结控制单向导电性,电解液提供最大接触机会,K·Na·ATPase机制。


5.3.3 急速带控制

洼地效应、拉齐效应,激流勇进、超音速音爆效应、银行挤兑现象,只要急速,就会拥堵。

穿甲弹的泡发效应,界面电子急剧震荡,大量介质进入光爆区,外围结构极速坍塌。


5.4 超对称原理 (supersymmetry)

超对称,不是不对称,而是超越数学对称的特殊对称,说“破缺”是理念性错误。

在自然界,处处都是超对称,数学对称是不存在的。工程技术界,我们需要数学对称。

例如,【一夫 当关】vs【万夫 莫开】,“一夫”不是重点,“当关”才是要害。

又如,【电子 光速震荡】vs【质子】,“电子”不是重点,“光速震荡”才是要害。

太多例子了,以下列出六种重要的。

5.4.1 【南极vs北极】超对称

实粒子运动都是旋转,包括两种:①自旋、自转与翻滚,②旋进、绕旋与震荡。

有自转,就有南北极。有南北极,就有负压差。有负压差,就说明南北极是超对称。

典型旋转体,很像一苹果🍎。上北下南。苹果自转时,北凹有正压,南凸有负压。

飞机的机翼,上凸有负压,下凹有正压,机翼上下的负压差,指向上方就有了升力。

电子自旋体,以光速自转,因有南北极而有负压差,负压差引起【场引力(离心力)】与【电子向心力】构成超对称关系。

正是电子南北极的超对称,才引发了空间介质分布的不平衡,才有了运动的第一推动力。

这个电子向心力:F₀=m₀c²/R...(36),就是第一推动力(First.Cause),也叫大统一力。

5.4.2 【高密vs低密】超对称

物质是哲学范畴,物理学应该叫介质,因为介质是承载【质量·能量·角动量·电荷·体积·信息·力】七大参量的,哲学不管这些。

介质分为:高密度的实体介质、低密度的虚空介质。分别对应实粒子与虚粒子。虚实之间的超对称,主要表现在:虚实相间,虚中有实,实中有虚。

例如,电子内部是高密度虚空,电子拥有自己的外部空间作为自己的存在方式,电子运动挤压空间,激发电磁波,电子空间充满了电磁波介质。完整的电子=电子本体 电子空间❗这里,电子本体与电子空间,是超对称关系。

如果电子以光速震荡,则电子空间质量剧增,则,——完整的电子就变成了质子❗

5.4.3 【内场vs外场】超对称

天体的外部有引力场,叫【外场】,天体的内部也有引力场(强力与弱力),叫【内场】。

内场处于高能位,需要辐射出去变成外场。之间有对应关系:内场与外场相互制衡。

根据万有引力定律的反比平方效应,天体附近外场的密度很大,远处外场的密度很小。

引力又取决于天体质量,就足够远(背景微波)的空间存在:天体质量=引力场质量:即

M=M'=ρV...(37),其中,引力场平均密度:

ρ=m₀/(4π/3)(λ/2π)³=6π²m₀/λ...(38)

λ,是天体引力波的波长。引力子波长=½光子波长,可用射电望远镜测光子波长,即可。

有:M=6π²m₀/λ÷(4π/3)R³...(39)

即:M=4.5πm₀/λR³

有:λ=4.5πm₀M/R³...(40)

方程(38)是【天体引力波的方程】式中,m₀是电子质量,R是引力场半径,M是天体质量。

5.4.4 【熵增vs熵减】超对称

在地球外部环境下,根本不存在可封闭的系统,地球大气层险象环生。地球辐射带是等离子体的天下。地球微波带,也充满了无线电波。再远一些,我们也摆脱不了太阳摄动的影响。——熵增加原理没有自己的理想环境。

在原子内外环境下,更谈不上什么封闭系统了。原子周围有原子,核外电子如风箱里的老鼠里外受气。——熵增加原理一样用不上。


事实上,拆东墙补西墙,东墙被拆叫熵增,补西墙叫熵减,熵增熵减不可分割,此称熵增减超对称法则。

所谓耗散结构系统,也叫熵减系统,是指一个高密度物系或者复杂系统,诸如凝聚态物系、高级生命体。

它们有新陈代谢生老病死,青春期之前是吸积熵减过程,青春期之后是耗散熵增过程。——综合起来还是熵增减的超对称。

电子的长期稳定性,据称寿命高达10³⁵年,这个说法需要特定条件,即在天体环境里。在远离天体的深太空,遥远的微波背景辐射带,电子将不复存在,完全消散为无线电波了。

5.4.5 【正电vs负电】超对称

此律,也叫【倒立型超对称】。

正电子,是将电子枪发射出来的电子,导入反向磁场,电子原有南北极就颠倒过来。正电子是换个姿势的负电子。正负电子是【正立vs倒立】超对称,不是【镜像对称】、不是【轴对称】、也不是【反演对称】。

负质子,是将电质子枪发射出来的质子,导入反向磁场,质子原有南北极就颠倒过来。负质子是换个姿势的正质子。正负质子是【正立vs倒立】超对称,不是【镜像对称】、不是【轴对称】、也不是【反演对称】。



倒立型超对称,不可类比为莫比乌斯环:说【正立人】走一圈变成【倒立人】,再走一圈又变成正立人。这不符合同斥异吸法则:【甲南极】与【乙北极】之间总是彼此靠近。

5.4.6 【正力vs反力】超对称

本律也叫【反作用超对称】或【动态平衡】,也可表述为:①牛顿第三定律、②动量守恒原理、③角动量守恒、④杠杆原理。

动态平衡是【同种力作用在敌对方】的运动法则。静态平衡是【不同力作用在第三方】的制动法则。(详见平衡点控制原理)

6 纯理性大法则(pure rational)

所谓【纯理性】是指人类总结或发明出来的超自然的理念。超自然,源于自然,但高于自然,要么别出心裁,要么异想天开。

下面是一览表,之后略加展开。


6.1 规范性法则 normal rules

规范,即人为规定的严谨而周全的规则与典范。规范是高效率办事的思维法则。当然,你可以不规范,可以低效率,可以咎由自取。

规范性大法则,主要涉及五个方面:逻辑方法、抽象方法(哲学)、综合方法(系统论与统计学)、分析方法(因果论、数学分析)、演绎方法(发散思维、预测)。

6.1.1 逻辑思维法则

逻辑,即形式逻辑(formal logic)。这里的形式的是规范的,逻辑是指概念之间的联系。逻辑的基础是语法。

语法是语言表达的规范,讲话不能语无伦次。逻辑是概念表达的规范,讲理不能牵强附会。

形式逻辑法则,包括【逻辑思维的四大法则】与【逻辑操作的七个规范】。

第一部分:逻辑思维的四大法则

1【同一律】是正确思维的核心法则,大致意思是:概念必须先有定义,同一概念或语境必须前后一致,不得偷换概念,不得偷换语境。

例如,“白马非马”错误在于:把“一般马”偷换成“马”。正表:白马不是一般马。

2【排中律】是同一律的补充法则,大意是:概念必须是唯一的,不得歧义,不得模棱两可。

例如,“中医学不是科学”问题在于:把“科学”歧义为“自然科学”。事实上,中医至少属于一门技术科学。

3【不矛盾律】也是同一律的补充。大意是:命题至少与自己的其它命题协同一致,不可以自相矛盾,出尔反尔,也不能违背科学原理。

例如,“奇点处的规律皆失效”问题在于:如果“奇点”是规律推导的,而奇点又反规律,即“规律推出反规律”,这是什么逻辑?

4【充足理由律】是指命题与观点,既有必要的原理依据(理据),也要有可验证的案例(例据)。这是科学实证主义的基本要求。

第二部分:逻辑操作的七个规范

1【定义】常用或科学的定义有两种:①【种名 属性】简称【种属定义法】,例如:人是擅长制造思维方法的高级动物。②【结构 功能】简称【构能定义法】。例如,杠杆是由棍棒与支点构成用来撬动的工具。

2【划分】是按特定语境对概念进行的分类。例如,资源按来源有自然资源与超自然资源。

3【判断】是对概念联系性发肯定或否定。例如:地球(是)绕太阳转(的)。判断谓词“是/不是”经常被省略。

4【命题】是有语境支撑的主张或观点。例如:如果合外力矩为零,则角动量守恒。

5【推理】是从判据得出结论的操作。例如,根据此次疫情防控效果,新冠病毒在中国境内可能在今年4月底前结束。

6【演绎】是基于原理或模型的预测与假设。例如:根据行星绕日模型,电子可能绕核运动。

7【证明】是基于理据与证据的推理或演绎。常用证法:综合法,分析法,归谬法,枚举法。

6.1.2 抽象思维法则

抽象思维,是从若干【具体现象】里,不考虑各自的【个性】,只考虑它们的【共性】。

例如,白马黑马大马的共性是马。狗猫猪牛羊的共性是畜。加拿大与尼德兰的共性是国家。

抽象的基础是逻辑分类。抽象可以把千差万别的事物归纳出【范畴谱】或【概念树】或【格式塔】与【思维导图】。


抽象是强大的思想武器之一。博物学按【种<属<科<目<纲<门<界】与【双名制】的分类命名法,可将百万物种有条不紊的关联起来。

抽象既是博闻强记的第一法宝,也是举一反三、触类旁通、融会贯通的常规武器。

6.1.3 分析思维法则

分析法,是最经典的思维方法,是科学事业的初心,是科学实证主义的根底。

分析思维,即【执果索因】,从典型现象一步步刨根问底,找出现象的关联因素与过程节点,最终给出【实验方程】或【效应方程】。

例如,引力效应方程、光电效应方程、霍尔效应方程、电磁感应方程、电流热效应方程。

注意:所有百试不爽的都是效应方程。反之,所有的【虚构方程】仍在期待历史的审判。

6.1.4 综合思维法则

综合法,即【从因到果】,若无分析法支撑,则是摸着石头过河而碰运气的思维方法。

综合法是广义的,按不同语境划分,有时也叫【试错法】、【归纳法】、【统计法】。

试错法,是最古老、最常用、最基础的经验主义方法,没什么原理支撑。往往是:【萌生念头→设想方案→逐个攻破→终成正果

归纳法,特指【数学归纳法】或【穷举法】。但非数学归纳无法穷尽。因为我们总会遇到,无法考证历史,无法见证未来。但我们有:

统计法,基于【大数定理】与【概率论】。只要积累足够测量与实验数据,通过大数据统计平均处理,就有非常可靠的方程与结果。


事实上,现代大数据方法乃至云计算处理,嫣然成为综合法思维的璀璨明珠。这使实证主义方法论几乎到了登峰造极的境界。

6.1.5 演绎思维法则

演绎,即基于某个理论模型,通过数学建模、设定参数、计算机推演,创建某个学说。

演绎法的例子:根据热力学,建立内燃机理论模型【吸→压→爆→排】,然后理论演算每个技术细节。但还得【实验→试验→检验】。

演绎思维的成果,最典型的学科是《数学物理学》 ,比较典型的理论如《弦理论》、《奇点爆胀论》、《规范场论》。

演绎思维,尤其适合工程技术于发明创造。其座右铭是【大胆设想,小心求证】。


演绎思维,用于自然科学如理论物理、宇宙学,由于不易获得证据支撑,容易走火入魔。

6.2 关联性法则 relationship rules

这里的关联,不是逻辑学的静态关联,而是哲学上的动态关联、辩证关系。最重要到关联是对立统一法则,其它关联都是衍生性补充。

6.2.1 对立统一法则

对立统一法,不那么容易,政客们滥用导致哲学处境很尴尬。这里给出物理学的诠释。

对立,即系统与环境两方面。统一,指系统与环境是相互依存与相互制衡的动态平衡。

对立统一法则,也叫【动态平衡】或【超对称法】,既是自然大法则,也是核心方法论。

例如:政府(系统)vs国内外环境是超对称关系,企业(系统)vs社会超对称。个人vs集体(环境)。语义vs语境。核外电子vs电磁场(环境)是超对称关系。地球(系统)vs地球引力场,

6.2.2 量变质变法则

本律,也叫【历时方法论】,事物是螺旋式或滚动式运动的,事物变化都是与时俱进。

1. 量变,是自然力或社会力所表现的三方面:

动量,力在时间上的累积冲击,引申为连续性社会变革,如【PDCA】滚动上升。

动能,力在空间上的累计作功,引申为连续性社会财富,如社会生产力与政府组织力。

动量矩,力矩在时间上的累积扭转,引申为连续性社会杠杆,如利率与汇率杠杆。

2. 质变,是自然物态、社会形态、意识形态的实质性变更。电子动能极大,就会发生电子湮灭反应,电子极速变成光子。

3. 量变质变:有【突变/瞬变】与【渐变/进化】,都是在发展进程的节点发生了如最后一根稻草压死骆驼,如临界质量裂变。


4. 螺旋演变:事物的变化都是螺旋/滚动式的进步/退步,不存在纯一维的起点与终点。奇点爆胀论,怎么看自然法则与思维法则?

6.2.3 普遍联系法则

本律不只是思维科学的大法则,也是自然科学的大法则,并可以解释科学界困惑已久的量子纠缠与量子鬼魅现象。

本律涉及【共时】与【历时】两个范畴,尤其涉及【量子纠缠】与【信息时差】问题。由于比较复杂,特此分6个要点专述如下。

要点1:普遍联系,不是任意联系

普遍联系,是系统与附近环境多语境的【共时联系】。不夸大联系,就可忽略次要因素。

根据最近控制法则,如果外围环境相隔太远,则属于【历时联系】,可以分开来研究。

要点2:共时联系,不涉及超距论

相关因素的空间分布是现成的,其相互作用也是现成的。

电荷间库仑力(Fc)是现成的。电子磁矩或势能是Fc的永久能源,共联符号用【//】

三共联:电子磁矩//电子动能//原子光谱

要点3:共时关联与历时关联的判据

如果有是【外加能源】,则所发生的光电效应,则属于历时关联,其因果链是:

三历联:加速电压→动能增量→光频增量

判据:当无外力,各要素共时关联,能源来自电子势能。当有外力,各要素历时关联

这个判据,可以判别量子纠缠,究竟是共时关联还是历时关联。详见下面的要点4。

要点4:量子纠缠,共时或历时?

有三种情况:一是,原子内部固有的量子纠缠;二是,从电子枪发射出来的量子纠缠;三是,两个光子的纠缠。

第一种情况:原子内部的两个费米子

以氦原子为例:⁴₂H=2e⁻ 2p⁺ 2n⁰,两个电子电荷e⁻有相互斥力:F₁=ke²/r₁²...(41),是共时关联,即【电子纠缠】,关联通过各自激发场效应(电磁波)作用到对方。故作用时间是:

t₁=r₁/c...(42)

≈10⁻¹⁰÷(3×10⁸)=3.3×10⁻¹⁹[s]

定则:在原子内空间,亚原子之间是共时关联或【共时纠缠】,库仑力是动力源,纠缠速度=真空光速。只有持续作用,没有超距作用。

第二种情况:从电子枪发射的两个电子

显然,加速电压再大,发射两个电子电荷是两个事件属于【历时关联】或【历时纠缠】,纠缠的动力源是库仑力:

F₂=ke²/r₂²...(43)

电荷之间相互作用是长程力,无论这两个电荷的距离【r₂】有多远,两个电荷总在纠缠。

此时的历时纠缠,同样不会超距作用,而是通过各自运动扰动真空场所激发电磁波作用时间对方,故纠缠时间为:

t₂=r₂/c...(44)

假设相距为地月间距,即r₂=39万千米,则纠缠时间为:t₂=3.9×10⁷÷(3×10⁸)=13[s]。

纠缠本质是【反作用力】,若把它俩看成【封闭系统】,则有角动量守恒。若改变地电子轨道角动量,则改变月电子轨道角动量。

利用【光电效应】对地电子操作。假设可用频率为f的单色激光照射该电子,电子轨道角动量增量为:

|△L₂|=|△m₀v₂r₂|=hf...(45),

则月电子获得反向的增量为:-|△L₂|。进而实现量子通信。

不过,这本来就是经典的电子通讯原理,似乎不是那个扑朔迷离的量子通信吧。

第三种情况:两个光子之间的纠缠

如果一束光波的光程不是很遥远,例如在地月之间,可以认为这束光波上的每一个波节或光子是全同粒子,即不考虑降频红移现象。

由于每个波节或光子之间是依次推涌的,改变前面的光子频率,后面的光子频率也会跟着改变,以此类推,直至最后一个光子。

这确有【光子纠缠】而且是【历时纠缠】。纠缠速度就是光速,纠缠时间也是13秒。

若改变地光子频率(作为密码),则月光子频率随之改变。你得转换为【电子信号】反映到显示屏上,其实还是光电效应。

问题是,太空有太多异频电磁波,还得通过数百千米电离层与数万千米辐射带,被分发的月量子地量子能是孪生姐妹么?

这个是专家们的事。我只是提出这个原则:

定则:量子之间只存在光速纠缠,无论共时纠缠与历时纠缠,不存在超光速,不存在超距。

要点5:共时联系,涉及矩阵叠加

主要表现在质量乘积效应(F=Gmₓmᵧ/R²)与电荷乘积效应(F=kqₓqᵧ/R²),都是双方所含大量电子之间矩阵叠加的弱化效应,即:

mₓ·mᵧ=(e₁₁,e₁₂,..,e₁ₓ)×(e₁₁,e₁₂,..,e₁ᵧ)..(46)

qₓ·qᵧ=(e₁₁,e₁₂,...,e₁ₓ)×(e₁₁,e₁₂,...,e₁ᵧ)...(47)

定则:大质量天体或大粒子电荷的【矩阵叠加】都是双方所有电子之间的【共时关联】

要点6:共时与历时,有信息时差?

从上文【要点4】不难得知,对于两个天体或两个卫星或两个粒子之间的信息传递时差,无论共时关联还是历时关联,都是光速关联。

它们的【信息时差】,当然取决于两者互动的距离(R),即:

t₁=R/c...(48)

另外有【视觉时差】,即观察者看到显示屏的信号,至少需要0.01秒的视细胞感应时间。

对于信息时差,视同与超距发生。例如我们看到的太阳在8.3分钟前已消失。我们永远无法获得真实太阳的电磁波信号。

对于视觉时差,不同与超距发生。例如,核外电子以v=2200km/s震荡,我们需要t₂=0.01秒才能看到其激发的光,而此时该电子轨迹点累积分布在原子内的总长度:

d=t₂v=0.01×2.2×10⁶=22[km]...(49)

若轨道半径r=0.1纳米,则电子绕旋圈数:

N=d/2πr=2.2×10⁴÷10⁻¹⁰=2.2×10¹⁴[rd]..(50)

换句话说,本来真实的【1个电子】,却被我们真实看到的是【220万亿个电子】。这才是名副其实之【电子云】的真相。

而不是电子同时在任何位置的【分身术】,也不是否定因果关系的【非定域论】,更不是被人们百思不得其解的【鬼魅现象】。

由此,我们不难算出并不存在的电子云的【概率密度】,准确的叫【视密度】:

ρ'=Nm₀/V...(51)

=2.2×10¹⁴×9.11×10⁻³¹÷(4.2×10⁻³⁰)

=4.77×10¹³[kg/m³]

6.2.4 函数关系法则

函数关系,简称函数(function),符号为f()或f或g()或g...,特指数学上自变量与因变量的对应关系,也指物理参量的【超对称关系】。

尤其1:【函数式】与【统计表】与【几何图】与【软件程序】两两之间,可以互为表述。

尤其2:函数关系是【逻辑关系】与【哲学关系】与【经济关系】的定量表述,是揭示各种现象所含各因素对应关系的【基本工具】。

若没有函数,就不是科技。找出函数解析式,包括数学公式、物理方程式、化学反应式,是所有科学与技术的基本特征与基本目标。

6.2.5 语境思维法则

语境 (context),特指语义学中的【上下文】,准确说是【语义场】(semantic field)。

广义语境,是词语术语、测量指标与物理参量,所被制约的特定时期与特定环境。

要素语境:上下文、作者意志、写作动机、作者人气、时代背景、社会环境、文化氛围、行业景气、境外因素、物理背景、概率分布。

语境思维的核心,是多视角的分类思维,涉及:系统思维、发散思维、超限思维、竞合思维、逆向思维、互补思维、大数据思维。

例如,关于“科学”的五个语境分类,告诉我们,分析问题不要一根筋,不要教条主义。

就学科建设语境,科学是关于自然科学、社会科学、思维科学、技术科学的统称。

就现象学语境,科学是研究自然现象与人文现象的发生机制与基本规律的学科。

就方法论语境,科学是自然蕴涵的原理与人类发明的超自然法则的统称。

就经验论语境,科学是合情的合理的合法的有用的中用的切合实际的理念。

就真理论语境,科学揭示的原理与法则,是在特定场合下实事求是而无反例的真理。

6.2.6 竞争合作法则

竞合法则,是指无机界有机界生物界的同类或异类,为了生存与发展,都会再【零和】与【双赢】之间选择【利益最大化】。

有道是:没有永恒的朋友·只有永恒的利益。杀敌一千·自损八百(下下策)。攻城为下·攻心为上。物竞生存·优胜劣汰。兔子不吃窝边草。两好合一好·和为贵。我为人人·人人为我。

例如,【人】与【水·空气·植被·动物·细菌】之间是竞合关系,要保持良好的生态平衡。

丛林法则,也是竞合性平衡。[狮子]消费[斑马]有利于[植被]又利于[斑马]反而利于[狮子]。

狮子杀掉斑马是竞争,狮子存续斑马是合作——杀戮=保护,这是自然神的大手笔❗

6.3 代换性大法则 replacement rules

代换法则,即数学老师说的【等效代换】,这不只是数学界的常规操作,而是反映在方方面面,是人类思维的一大杰作。

语言表述本质是什么?——是重复❗你唠唠叨叨的旁征博引的说了一大堆,不就是在做等效代换的作业么?不还是那个意思么?

物理表述本质是什么?——是重复❗那些质量守恒、能量守恒、动量守恒、角动量守恒、电荷守恒,不就是总参量守恒的等效代换么?

哲学表述本质是什么?——是重复❗那些量变质变法、系统环境法、结构功能法、内因外因法、~,不就是对立统一法则的等效代换么?

6.3.1 拓扑代换法则

拓扑,是英文topology的【音译 意译】。原词的top是顶面或平面(plane),ology是学科。似有将复杂空间结构平面化的蕴涵。

汉语的拓[tà]是拓印,把凹凸不平的碑刻变成纸面的印记,扑有按压纸面的意思,翻译真妙。

拓扑学,是抽象思维定量化的数学分支。在计算机程序设计上,其境界可谓登峰造极。

拓扑的数学意思,大致是:只要结构关系不变,其它关系千变万化皆可,皆可异曲同工,即所谓的【同构代换】,这是大手笔。



拓扑很像揉面团。若无穿孔,是一类拓扑:粘住面屑↔搅成蜂窝↔揣成凹凸↔揉成面团↔拉成长条↔擀成面皮↔压成花纹。


例如,二进制↔八进制↔十进制↔十六进制——作为可以等效代换的【拓扑链】。

例如,零部件↔底片图↔投影图↔轴测图↔三视图——作为可以等效代换的【拓扑链】。

例如,球体↔圆柱↔圆盘↔圆面——作为可以等效代换的【拓扑链】。

例如,二极管↔PN结↔断与通↔0&1——作为可以等效代换的【拓扑链】。

6.3.2 降维代换法则

有时,也叫投影代换法,是一种基于维度积聚的拓扑法。如果是一个外壳复杂的空心体,就可以投影为带有一个环带的平面图。


▲积聚法,相当于把三维杯子变态为二维的平面怪物,问题被大大简化了。

噬菌体(phage),是专杀细菌与真菌的病毒,堪称生物界的拓扑高手,特么一个半流体液泡。可以变薄变细,穿越细菌细胞壁。


免疫系统的白细胞,尤其是巨噬细胞。也是杀死病原菌的拓扑高手。


哪怕是极为复杂的【26维怪物】,一经【照妖镜】投影,立马塌陷为极简的【二维标本】。

如果把照妖镜换成【光速质子流】,那么这个怪物必将沦为膜,这称得上降维打击么?

6.3.3 升维代换法则

升维代换,也叫【叠加代换】:要么把高密度二维图景还原成低密度高维怪物,要么把几个低维图景叠加成高维图景,如看7D电影。

数学物理学,有黎曼几何、矩阵动力学、非线性物理、微分几何、群论、规范场论。

拓扑法还是面向【化繁为简】,何必【聚简作繁】而因高价算符所有方程皆无解呢?

这里有【维信反比】定则:封闭系统的拓扑维度与信息密度成反比。升维则膨,降维则扁。

这里的信息特指系统属性的总量指标,如质量、能量、动量、角动量、热力熵。

电子云的【球形能密】÷【圆形能密】=【r】

6.3.4 周期迭代法则

变化总有过程,过程总有始终,有始有终的过程,叫阶段(phase)或周期(period),迭代,就是周期性的往复。

例如,不同桥段的【起→承→转→合】。软件编程的【迭代语句】。人生经历的【生→老→病→死】,内燃机的【吸→压→爆→排】。

数学世界的迭代,可以是简单的重复,如正弦波的每一个波节的依次推涌,

物理世界的迭代,取决于环境温压,或降频红移为萎靡迭代,或升频蓝移为亢奋迭代。

6.3.5 类比代换法则

类比,是结构类似或功能类似的比较。类比是最朴素的、最基础的、最常用的。人类的想象力首先是类比思维。

类比用于结构性分类。猫科动物,大同小异。豆科植物,大同小异。冠状病毒,大同小异。

类比用于功能性代换。蛋白质营养,牛肉与猪肉与鸡肉,没什么大不相同,可以互为代换。

类比用于词汇学记忆。analyse(切出另一/分析),analogy(联系另一/类比),anaemia(另血/贫血),anaesthesis(另一感觉/麻醉),anachronistic(另一时间/时间错误)。

类比用于仿生学制造。类比螳螂制造螳螂拳,类比蛛网制造渔网,类比鱼儿制造舟船,类比鸟儿制造飞机,类比蝙蝠制造超声探测器。

类比用于理化生研究。类比声波联想电磁波,类比银气化联想六氟化铀气化(56℃),类比音障联想光障,类比冻僵联想乙醚麻醉,类比物种变异联想杂交水稻,类比ATP循环联想细胞电池,类比SARS联想COVID-19。

6.3.6 补偿代换法则

补偿,即弥补损失或免除损伤的报偿。补偿代换,简称代偿,是人类生存发展的常用工具。

雇佣型代偿。投资人出资,经理人出力,是以资偿力。徒弟交学费,师傅教学问。

机会型代偿。机遇利益是机会成本的代偿。选择了一种方案,就得损失其它方案的优点。

时空型代偿。遍历原理,空间过程与时间历程的等效代换。常言道,用空间换时间。

▲海洋工程铝阳极,船用牺牲阳极。

牺牲型代偿。俗称找替罪羊。船舶或管道防腐的牺牲阳极保护法,飞船的牺牲材料保温法。

6.3.7 超限代换法则

超限 (transfinite),即超出常规的限制,不按套路出牌,归根结底属于超对称范畴。

狭义超限法,也叫【超限战】,用于军事斗争,尤见孙子兵法,其核心是【诡道】或【奇正互用】,换言之,以假乱真,以真乱假。

广义超限法,有点像【开脑洞】或【头脑风暴】(brainstorming)。

有效型超限。【有效数字】不局限于无意义的精确计算,读者自搜。【有效单位】不局限于无意义的精度单位。例如,测量海岸线只以千米为单位,以毫米会夸大成千上万倍。

简约型超限。【质点化】用于自身尺度远远小于力程尺度。地球与太阳相距1.5亿千米,地球可视同质点。电子与核子相距0.1纳米,电子可视同质点。【刚体化】用于高速撞击的场合。例如,撞飞机的小鸟视同石块。【球体化】用于可【质点化】场合的天体或粒子,属于拓扑代换法。

要害型超限。【斩首行动】好比打蛇打七寸,避其锋锐,以弱胜强,集中优势打软肋。【田忌赛马】不守对称规则,专玩超对称游戏,打相对薄弱环节。【致盲行动】出拳直打双眼,撒石灰蒙双眼,首战击毁通信卫星。

误导型超限。【以假乱真】也叫奇正互用,出其不意,千方百计诱导敌方犯错误。【和平演变】源于二战后50年代起冷战,由美国会议员杜勒斯提出,本质上是【攻心战】。

——完,物理新视野,于北京,2020.02.08@

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