新万有引力和宇宙的探讨

曹烨 董文宇

【摘 要】新万有引力及公式F万=G（E1E2）/R2是简单的，我以往没有运用更多的数学来描述是因为宇宙中是千差万别和千变万化的。我们没有办法来复杂统一。我们只能从简单的模型看出宇宙的状况。有人说应该修改或取消万有引力这一说法，但目前来看，它还是有价值的。我们也可以通过新万有引力来理解宇宙。

【关键词】场方程 模型 虫洞 物联网

1 宇宙的起源和模型

宇宙的起源是一个极其复杂的问题。如今有两种猜测，一种是有起源的：宇宙是由大约137亿年前发生的一次大爆炸形成的。宇宙内的所存物质和能量都聚集到了奇点，温度极高，密度极大，瞬间产生巨大压力，之后发生了大爆炸，这次大爆炸的反应原理被物理学家们称为量子物理。大爆炸使物质四散出去，宇宙空间不断膨胀，温度也相应下降，后来相继出现在宇宙中的所有星系星体乃至地球生命。还有种是说：宇宙整体无限，各局部有限；宇宙各部又生又灭，宇宙本体没有始终。

宇宙指人类所存在的一个时空连续系统，包括其间的所有物质、能量和时间。对于这一体系的整体解释构成了宇宙论。

宇宙是个稳定平衡的能量体系，宇宙的母体是能量体演化的结果。宇宙大约是由4.9%的普通物质，26.8%的暗物质和68.3%的暗能量构成。

1917年，阿尔伯特·爱因斯坦运用他刚创立的广义相对论建立了一个“静态、有限、无界”的宇宙模型，奠定了现代宇宙学的基础。1922年，G.D.弗里德曼发现，根据阿尔伯特·爱因斯坦的场方程，宇宙不一定是静态的，它可以是膨胀的，也可以是振荡的。前者对应于开放的宇宙，后者对应于闭合的宇宙。

2014年5月，科学家制作出最为完整、清晰度最高的宇宙演化的电脑模型，模拟宇宙以暗物质为起点诞生并演化的过程。在超级计算机和Arepo智能软件的帮助下，科学家们在3个月内完成了一部普通笔记本电脑200年才能完成的运算任务。这个电脑模型可用于测试有关宇宙构造和运转原理的理论。有关科研成果已经在《自然》杂志上发表。

在140多亿年前，原始物质充斥着整个宇宙空间，物质和空间是一个混沌体，所有空间都被原始物质填充。原始物质稳定且蕴含完整的能量。原始物质是一种极细腻透明比重比氢气还要轻的一种物质。

我国古代有盖天论、宣夜论、浑天论。无论我国古代哲学还是印度或西方的古代哲学，都把元素看作是抽象的、原始精神的一种表现形式，或是物质所具有的基本性质。现代化学的元素周期律是1869年俄国科学家门捷列夫（Dmitri Mendeleev）首创的。元素周期表中共有118种元素。原子：可以视为全能量载体，对光子、热、电子具有逻辑作用。

直至20世纪，两种“宇宙模型”比较有影响，一是稳态理论，一是大爆炸理论。

德国物理学家克劳修斯指出，能量从非均匀到均匀分布的变化过程，适用于宇宙间的一切能量形式和一切事件，在任何给定物体中有一个基于其总能量与温度之比的物理量，他把这个物理量取名为“熵”，孤立系统中的“熵”永远趋于增大。但在宇宙中总会有高“熵”和低“熵”的区域，不可能出现绝对均匀的状态。那种认为由于“熵”水平的不断升高而达到最大值时，宇宙就会进入一片死寂的永恒状态，最终“热寂”而亡的结局，当宇宙膨胀到一定程度，所有星系行星会疏离，分子分解至夸克，而至更小。整个宇宙继续膨胀，变成死寂状态。这项预测是根据数百个A1超新星的亮度作出的。

在某种意义上，可以认为任何时空度规均满足爱因斯坦场方程：

场方程推出粒子运动方程，其按测地线运动。透过弱场近似以及慢速近似，可以从爱因斯坦场方程退化为牛顿定律。时空度规本身就代表着引力场。

一个是我们在研究引力（重力）加速度的问题。这个多数属于测量的局部错觉。

还有是关于流形的概念：如果浸入在诱导拓扑下与其像同胚，则称它为嵌入。因此，嵌入是一一的浸入；但不是所有一一的浸入均为嵌入。

我们可以得出的结论是：宇宙是稳态（静态）变化的。

2 虫洞和新理论

虫洞是宇宙中可能存在的连接两个不同时空的狭窄隧道。1930年由爱因斯坦及纳森·罗森在研究引力场方程时假设的，认为透过虫洞可以做瞬时的空间转移或者做时间旅行。虫洞可以把平行宇宙和婴儿宇宙连接起来。虫洞也可能是连接黑洞和白洞的时空隧道，所以也叫"灰道"。这要求有负能量。宇宙项也称为“真空的能量”，在没有物质的空间中，能量也同样存在。

膜宇宙学是一个物理学上超弦理论和M理论的分支，专门研究宇宙膜，该理论认为宇宙其实是镶在一些更高维度的膜上。该学科同时研究那些更高维度的膜是怎样影响着我们的宇宙。E. Witten 提出了一种 11 维时空中的新理论。

3 虚拟的应用

回顾历史，在大的危机之后，总会有新的行业诞生。20世纪是互联网。21世纪就是物联网（IOT）。美国将新能源和物联网列为振兴经济的两大重点。物联网是指通过各种信息传感设备，如传感器、射频识别（RFID）技术、全球定位系统、红外感应器、激光扫描器、气体感应器等各种装置与技术，实时采集任何需要监控、连接、互动的物体或过程，采集其声、光、热、电、力学、化学、生物、位置等各种需要的信息，与互联网结合形成的一个巨大网络。其目的是实现物与物、物与人，所有的物品与网络的连接，方便识别、管理和控制。 在物联网应用中有三项关键技术：（1）传感器技术；（2）RFID标签；（3）嵌入式系统技术。这难道不是果壳中的宇宙吗。有“躲进小楼成一统，管他冬夏与春秋”的意境。

4 结语

可以预言，地球中心的热量是万有引力提供的；地球的温度与地球电场、地震的频率的变化规律一致。可能我们构想宇宙，可以参考各种宗教和玄学的说法。我们或许没有必要把宇宙研究成量子力学的情景。例如，我们可以设想一个造物主：他调解着宇宙的关系和差异的和谐。当然这个目的是使我们的生活有所丰富精彩，不然我们的生活也是死寂的，没有希望的。要知道宇宙物质环境和地球环境有很大的差别。更可以我们把宇宙描述成一个国，各种星系和星体是成员和子民，可以对应我们每一个人。我甚至喜欢一些儒学的关于宇宙和世界的描述。

参考文献：

[1] S·W·霍金，G·F·R·埃利斯.时空的大尺度结构[M].湖南：湖南科学技术出版社，2006.

[2]王志良.物联网：现在与未来[M].北京：机械工业出版社，2010.

作者简介：曹烨（1979—），男，上海人，研究生，研究方向：相对论、宇宙学、信息智能科技。