阅读提示:本文是微鸿的实事实录,涉及易学和宇宙精细结构常数137的一些发现,以及对这个常数的广视角科普。其中借由易经神农中天图发现的137算式,在数学上是一个美妙的成立的算式,眼见可证。另外有很多线索和信息指向它可能具体物理意义,不排除是精细结构常数137的答案,但这目前只是猜想,还在论证阶段,请理性看待。相关论文已在国际知名预印本开放科学OSF上预印发表,发表后迅速引起多领域专家的重视,在数学和自然科学领域已与相关专家展开交流讨论及合作研究,包括科学家对预印本中的137算式是否是精细结构常数的终极答案正在做进一步研究。易经神农中天图是新发现的一套太极生两仪“一分为二法”易图,是“一分为二法”伏羲图唯一的姊妹篇,已发表在核心期刊《中州学刊》,详情请参阅本账号主页文章栏中多篇文章的介绍。
以下进入正文,关注加评赞,精彩不错过!自物理学发现精细结构常数的存在以来,这个神秘的常数一直困扰着科学家。有些人认为,数字137也许能为万物大统一理论提供线索。但它从何而来呢?为什么会出现在那里?
著名物理学家费曼曾说:“这个数自50多年前发现以来一直是个谜。所有优秀的理论物理学家都将这个数贴在墙上,为它大伤脑筋……它是物理学中最大的谜之一,一个魔数来到我们身边,可是没人能理解它。你也许会说‘上帝之手’写下了这个数字,而‘我们不知道他是怎样下的笔’。”
首先,让我们看看科学这个特殊的数字的探索:它是现实宇宙形成现有基本结构的关键。
费曼有个著名的建议,他说所有伟大的理论物理学家都应该“思考”一个数字,他称其为“物理学中最该死的谜团之一:一个人类无法理解的神奇数字”。这个神奇的数字称为精细结构常数,是一个基本常数,其值几乎等于1/137,或者准确地说是1/137.035999206。它由希腊字母α表示,其倒数值1/α几乎等于整数137,即目前测定的值137.035999206,这个测定值已经精确到了万亿分之81。历史上一直有科学家猜测其原型值就是整数137,加上它确实极其接近整数,以至于人们也习常用整数137来表示这个数。
137的特别之处在于它被认为是纯数字的最佳示例,不需要单位。它实际上结合了自然界的三个基本常数:光速、一个电子携带的电荷和普朗克常数。正如物理学家和天体生物学家保罗·戴维斯对《宇宙》杂志所解释的那样,137出现在相对论、电磁学和量子力学等物理学关键领域的交叉点上,这正是它的魅力所在。
诺丁汉大学教授、物理学家劳伦斯·伊夫斯认为,数字137会是你向外星人发出的信号,以表明我们对地球有一定程度的掌控,并了解量子力学。外星人也会知道这个数字,特别是如果他们发展了先进的科学!
物理学家利昂·莱德曼根据这个数字对他所在行业的重要性,将他位于费米实验室附近的家的门牌号编为137。莱德曼在他的书《上帝粒子:如果宇宙是答案,那么问题是什么?》中阐述了137的重要性,指出它不仅是α的倒数,而且还与电子发射或吸收光子的概率有关。他补充说,它还包含电磁学(电子)、相对论(光速)和量子理论(普朗克常数)的关键。如果所有这些重要概念之间的关系最终是圆周率的 1倍、2倍或3倍,那也就不那么令人感到奇怪了,但为什么是137呢?
根据莱德曼的说法,137以一个没有单位的纯数字地出现在各处,这意味着宇宙中任何行星上的科学家使用他们使用的任何电荷或速度单位,以及不管他们的普朗克常数的形式是什么,最终都会得出137,因为它是一个纯数字。莱德曼回忆说,费曼甚至建议所有物理学家在他们的办公室里放一个标有数字137的牌子,以提醒他们时刻不要忘记对这个数字的思考。
137的一个用途是测量电子等带电粒子与电磁场的相互作用。它决定了激发原子发射光子的速度。它还会影响原子发出的光谱结构细节。科学家们观察到了一种来自原子的光谱劈裂模式,称为“精细结构”(常数因此而得名)。这种“精细结构”已经在太阳光和其他恒星的光中看到。
这个常数频频在其他场景的出现,更是令物理学家想知道这究竟是为什么。为什么大自然坚持用这个数字呢?自1916年德国物理学家阿诺德·索末菲提出这个常数以来,它出现在物理学的各种计算中,激发了物理学家无数次尝试提出一个大统一理论的努力,大统一理论将“统一”相关常数。但到目前为止,还没有任何一种单一的解释站得住脚。
如果你想更具体地了解精细结构常数背后的数学原理,你将看到得出α的方法是将 3 个常数ħ、c 和 e 放在等式中——
由于单位 c、e 和 ħ 相互抵消,留下了137.035999206的“纯”数。由于历史原因,一般写成倒数形式,其值为 1/137.035999206。如果您想知道该分数的精确值是多少,可以算出它是0.00729735256。
为什么这个数字如此重要?
精细结构常数控制着化学键的强度、我们看到光以及世界上绝大多数事物的存在方式。它还控制恒星中的聚变,这很重要,因为这是所有化学元素的产生方式。它还控制由带负电的电子和带正电的原子核形成的原子的能级。当电子在这些能级之间跳跃时,它们会吸收并发射特定频率的光。这些频率在频谱中显示为线条(深色表示吸收,亮色表示发射)。当涉及许多不同的能级时,就像混合化学变化的恒星光谱一样,结果呈现为一种精细的梳状结构——常数之名即由此而来。
那么这个无处不在的数字,都出现在了哪些地方呢?以下略举几例。
例一,当两个电子互相排斥时,它们之间的能量,比波长等于它们之间距离的光子的能量小137倍。
例二,氢原子波尔模型中基态电子在轨道上的运动速度比光速慢137倍,
例三,基态电子的能量比电子的静止质量能量小137的平方倍。
例四,电子的经典半径比其康普顿波长小137倍。
例五,电子康普顿波长比基态电子轨道半径小137倍。
例六,电子发射或吸收光子的振幅,经实验确定接近0.08542455,这个数的平方的倒数是137。
这只是137在物理定律中出现的九牛一毛,但这已使我们看到,这些属性的比率都是137或1/137的某个幂次,但又不明原因,是不是很奇怪?
这个常数的物理意义,代表了电磁力的耦合强度,或者说它设置了电磁力的强度。另外α的平方是电子发射或吸收光子的基本概率。
α是一个无量纲(无单位)数字的事实,使一些物理学家推测它的数值具有某种基本意义。它显然描述了宇宙的基本属性,但问题是:它的数值是否只是使宇宙碰巧组合在一起的偶然,或者它的数值是否是由我们尚未发现的某个深层原理决定的,这个原理代表着造物主的终极秘密?
目前为止,只有事实,没有答案。这个事实是,这个奇特的数字是整个自然界的基础,整个宇宙包括人类居住的太阳系和地球本身都受它的支配,它还为生命的诞生进行微妙的微调,然后有了地球生命。如果α的数值或多或少地变化,那么我们所知道的生命就不可能存在于这个星球。据估计,如果它大于或小于微乎其微的几个百分点,碳就不会在恒星内部形成,这使生命的出现成为不可能。
实际上,精细结构常数具有现在这个值,并不是一开始就是这样的。它随着相互作用能量的变化而变化。能量越高,其值越大。在宇宙大爆炸瞬间的强大能量中,电磁场的耦合常数(当时电磁力与其他力结合在一起,尚未分离)接近于1,但随着能量的降低和力的分离,温度迅速下降,它也随之很快降低到较低的值。直到今天,它处于能量尺度的底部,已经降至1/137.035999206,但并没有降到零,而是保持在这个值。
如果降到零,即α=0意味着没有电磁力。这个常数还决定了原子的大小:较大的值意味着电子更接近核,使它们结合得更紧密,那么形成化学键的能力就更弱;较小的值意味着结合不紧密,那样原子和分子自身的稳定性就会降低。
精细结构常数给人的惊讶之处在于它正好落在允许生命诞生的正确值上。它具有便于生命形成的值,只是奇怪处之一,最奇怪的是它是无量纲的。
怎样理解这个既无单位又无处不在的数字呢?
从它的计算公式理解,这个奇怪的数字似乎代表了不同常数之间的关系。它暗示了其他基本常数之间围绕着大爆炸之处已经设定好的底层共同机制。从另一个视角,它或暗示了基本粒子自身各种性质之间的内在联系,如电子的质量和电荷之间具有和这个常数相关的特定对应。
很多人的一个相当投机的想法是,精细结构常数可能不是物理常数,而是数学常数,如自然常数e、黄金分割常数φ等,只是我们还没有破译它。这看上去不可思议,但精细结构常数的特殊性,使这个推测变得很有可能。
近年来的宇宙学观测和数值测算提示,精细结构常数的值或不是恒定不变的,它可能一直处在非常缓慢的变化中。微鸿据科学家过去及最新对它的研究结果推断,它的理论值或变化的极值确有可能就是整数137,只是因为一些微扰或某些破缺因素,导致它的值稍微偏离了整数值。就像地球也不是标准圆形的,而是趋近于圆形,这意味着它上面圆周率也是“破缺”的。如果依它的形状算一个圆周率的均值,不会严格等于圆周率的精确值。而137整数,以一种奇妙的呈现方式和特殊意义出现在六爻层神农六十四卦圆图上,为1/α的原型值是整数137的猜想,平添了几分不一样的色彩。
下面,我们将揭秘137在神农六十四卦中的神奇存在,且自带神秘算式。
在用阴阳色表示的六爻层神农圆图上,找出其中最大的一个锯齿结构,上面的最小色块的总数正是137,它代表的是六十四卦码组总384个字符中的137个!
该结构不含中心太极圆对应的数,则对应了三个数列,其一为自然数数列1、2、3、4、5、6,其二为等比数列2、4、8、16、32、64,其三为斐波那契数列1、2、3、5、8、13。而且还含有黄金分割Φ、自然常数e、分形、TM序列等质素,是圆图上最大的独立分形单元,含义非常丰富。这从以上对神农图系包括对这个圆图的内含介绍和展示中可以看出来。这意味着137在这个圆图上或直接或间接与这些问题有关,比较明显的是与此处所列斐波那契数列、等比数列、自然数数列及分形和黄金分割有关。
根据这个圆图的构造原理,包括圆图中蕴含的这几项数学内容及这些内容与代表137的锯齿结构的相关性,可以很容易地推得137基于这个结构乃至整个圆图的一个数学表达式,并且可以写成几种不同的形式:
从神农六十四卦图得来的137算式及其数列
从算式的这些写法中,我们可以直接看到斐波那契数列、等比数列的存在,并意识到自然数数列和黄金分割也隐藏在其中(斐波那契数列本质上在表达黄金分割),甚至感受到分形的存在。而像斐波那契数列、黄金分割、分形等,恰好代表了宇宙的一些基本法则,这使137的这个算式,也具有了代表宇宙法则的潜力。据此我们断定,137在六爻层神农圆图视角下的这个算法,有可能代表的是精细结构常数的本底含义。当然,这需要下一步通过理论物理和实验物理的验证。
137在神农六十四卦圆图上是六层锯齿结构的字符数计数结果,依照求得137之数的方法,向前还可以追溯得圆图爻层生成过程中总一爻层、总二爻层……总五爻层锯齿结构的字符数分别计数结果,向后可以推得圆图爻层持续扩衍而得到的总七爻层、总八爻层……乃至到无穷多总爻层的字符数计数结果。它们和137及太极圆这一层所代表的字符数0一起,依次构成了一个数列:0,1,4,11,27,62,137,295,624……。这个数列从第〇项的0开始往后面的项,越来越明显地含有如上述137所含有的数学质素。
整个数列生成规律是:从第〇项的0开始,该项0乘以2,再加上斐波那契数列中的1,得到第一项1;然后把第一项1乘以2,再加上斐波那契数列中1后一项2,得到第二项4;接着再把第二项4乘以2,再加上斐波那契数列中2后一项3,得到第三项11;……反复如此,可构成无限长的数列。其规律可以直接从上述嵌套形式写法的137算式中看出来。
我们相信,精细结构常数的秘密,与隐藏在神农六十四卦圆图中的这个数列的底层机制有关,而最终因为以下因素,包括从中选优,选择了其中的137。
第一,137这个数中含有黄金分割、斐波那契数、二分法、分形等因子。
第二,在宏观世界,黄金分割是经常出现的一个表示同类事物比例的常数,而137是微观世界经常出现的一个表示同类事物比例的常数,巧的是137数字本身也含有黄金分割因子,但又进行了2倍等比重构,看起来像是宏观世界的黄金分割的异化。
第三,137符合自然的完备性(这包含了137符合易理),它在神农六十四卦圆图上是由六爻层结构生成的,六爻层结构的六十四卦,是由两个三爻结构的八卦叠加组成的,三爻层具有初级完备性,六爻层具有高级完备性。如从空间维度视角理解,“三”代表三维,立体成物,具有完备性,“六”是基本完备维度数三维的二元复构。137就是物理精细结构视角的这种高级完备性的体现,就像六十四个遗传密码是生物遗传学视角的这种高级完备性的体现一样。
神农八卦次序六子卦图
第四,阴阳色圆图中表达137的锯齿结构与其所在半轮的面积比几乎等于黄金分割值,这个比例决定了137是精细结构常数的最佳选择数值,因为黄金分割是最小作用量原理的体现,是自然界的普遍选择。如果不是六爻层,那么也就不是137这个数,而对应的这个面积比,都远离黄金分割值,至少比与137相关联的比值离黄金分割值更远。所以137这个数字是特殊的,有恰到好处的节点性质。其中比例值的算法,比较复杂,这里从略,感兴趣的读者私发。
第五,137出现在围绕一中心太极圆的六环层圆图中,六环层因为生成顺序和符号信息体量的渐变而具有逐级的层级性,这非常类似电子分不同能级占据不同轨道围绕原子核旋转运动的二维印象图,甚至在事实上,137所在圆图包括其自身锯齿结构,都表现为螺旋形。
第六,137锯齿结构所代表的“七”层级是大自然普遍存在的节点和周期之数。用易学语言描述,“七”层级是太极、两仪、四象、八卦、十六卦、三十二卦、六十四卦,对应等比数列1、2、4、8、16、32、64,对应上述137数列为0、1、4、11、27、62、137。
“7”代表周期和节点的科学内涵,例不胜举,如:
每周7天;光谱中的7种颜色;元素周期表的7周期划分;北斗七星;音阶有7个音符;太阳系中7个地球肉眼可见的恒星天体——太阳、月亮、火星、水星、木星、金星、土星;哺乳动物和鸟类的妊娠期是 7 的倍数——老鼠和母鸡是21天,野兔和老鼠28天,鸭42天,猫56天,狗63天,狮子98天(7×14),绵羊147 天(7×21),人280天 (7×40);人有14块踝骨,14块颈骨,头部有7窍和7块面骨;正7边形是第一个不能用尺规作出的正多边形;等等。
最后,让我们深信神农六十四卦圆图中蕴含的137算式是精细结构常数答案的最为神奇一点是,如上所述,科学家模拟估算宇宙大爆炸之初精细结构常数的值接近于1,之后及至今天,降到了1/137,从之初到今天,历经了137倍的衰变。而神农六十四卦圆图,总共六层(不计中心太极圆),是一层一层生成的,在生成第一层的时候,对应的结构体代表的数字是1,到六层时,变成了137,恰巧也经历了137倍的变化(预印本论文列出了代表这个过程的数列段:1,4,11,27,62,137),只不过它是增长。如果把它看成是分母的增长,或者逆向从外层向内层看,则也是衰变。
而微鸿在神农图中发现137及其算式的过程中,包括后来第一次对外展示并讲解这个算式时发生的一系列灵奇异事件,更坚定了微鸿对这个算式的信心。那一系列奇异事件微鸿在前面已发文章中已讲过,没看到的读者可以去主页文章栏查阅。
预印本发表后,微鸿与对预印本揭示的137之谜感兴趣的科学家信件交流的,也主要是上述几点。这些证据和线索确实具有很强的说服力,相信这会成为破解137之谜的关键。
本文中部分图片(主要是神农图之外的科学内容图片等)取材于网络,版权归原作者。