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七、正论E·二进制宇宙及时空方程

 

太极衍生图中,我用八卦符号来表示二进制原理,那样比较抽象。现在,我用图形直观地把它表示出来,根据左为阳,右为阴,上为阳,下为阴的原则,我们画出象数直观图(见附图22 )。图中白色代表阳,黑色代表阴,这就是阴阳之象。并且规定:白色方块代表数学中的1,黑色方块代表数学中的0,中心原点就是01的内容,这就是阴阳之数。同时还规定,最外层的方块每个面积定为1,那么由外到内的六层,每层的方块面积分别是12481632,然后按64卦的“S”线顺序依次标出它们的序号。

现在我们依次从每卦序号的位置向圆心看,看到有色块面积刚好全部与序号相等,而且也刚好符合阳数为奇,阴数为偶,太极为1的规定。在这里,外层色块可以叠加到内层,内层不能叠加到外层,这叫物能归根。我们注意到,如果逆着X轴来看——即左半圈由外往内,右半圈由内往外看,刚好符合左为阳、右为阴的规定。可见归根的方向,虽然看似后退,实则更加接近宇宙的真理。所以《道德经》中有“夫物芸芸,各归复其根,归根曰静,静曰复命”之句。另外这个图有许多种对称:关于X轴、Y轴、原点都对称或互补。这个图中,处于中心的数10最小,但是其面积最大(包含所有)。

上面我们规定最内层的原点为太极,代表1,它是2-n 的数的集合,也就是01之间的无穷数列,根据极限的概念,我们知道这个数列的和为1。我们知道20=1/20=10次方表示太极没有分化的状态,分化之后就是2n的无穷数列,64卦是26。从02-n12n,也就是说, 02-n202 是正实数的集合的增长序列,就是我们现在所见宇宙中的数学规律(以上的n都为自然数)。0是无极,2-n是太极生化之前,20是太极,2n是太极生化之后。所以从无极0→太极1→万物,其实是2n的集合,其中n Z。根据极限的概念,2n是个无穷大,2-n =1/2n =1/∞≈0。所以0其实是个无穷小,并非什么都没有,而是什么都从其中生出!那么这个无极0又是从何处来呢?这个问题留到后面讨论。我们先来看无极→太极→万物生化过程的数学图象。实际上它是指数从 - n0+ n的变化过程。

根据前文的模型,假设纵轴为时间,横轴为空间。我们可以写出无极→太极→万物生化过程的时空方程:T=2 n ST为时间,S为空间,n Z。这是一个复合函数,它原本是一个直线方程,但是这个直线方程的斜率2 n本身又是一个指数函数,所以它是一组斜率不同的直线。

我们知道,点组成线,线组成面,所以这组直线可以决定一组不同倾斜角度的平面——再联系前面论述的圆锥曲线的知识,就会恍然大悟:正是这斜率2 n决定了空间中图形是抛物线、椭圆还是双曲线!这就把图形和数量(象数)的关系结合起来弄清楚了:在“象”中由斜率决定成何种图形,在“数”中由n决定斜率。但这只是为了图象的直观而采取的说法,因为n是整数,它的取值是不连续的,所以实际上是时空坐标中一系列不连续的点,也就是一组直线与指数函数图线的交点,这些点连接起来就是一条指数函数曲线(虽然是不连续的点,但是其间距单位理论上却可以无穷小)。

这就是数字化宇宙的本质和图象!

在太极坐标中,我们按前文的规定,左上为第一象限,左下为第二象限,右上为第三象限,右下为第四象限。又因为指数函数有四个性质,对应于时空方程在太极坐标中的图象来说就是(请看附图7):

1S>0,即空间为正空间;

2T=0时,S=1,即时间等于0时(实时间未开始)空间为1个单位即太极,相当于宇宙大爆炸的奇点;

3、当T>0时,S>1,当T<0时,0<S<1。就是说,当时间开始以后,空间开始从太极1中生化出来。当时间未开始之前,即虚时间里,空间处在无极与太极之间;

4、在时间坐标(+ ∞,- ∞)上是增函数,且扩张速度由快减慢。也就是说,从无极开始,时空一直在扩张。即使在太极生化之前也在扩张,不过是在微观尺寸上扩张而没有达到太极1的空间单位,大概是由夸克等基本粒子聚合成质子团的过程吧。

我们来看看附图 7 :从图中可以看出,空间的扩张比时间快,图线往X轴弯折。又从前文统一力场图(请看附图 29 )可知,随着宇宙的膨胀,引力和时间越来越大。到一定时候——宇宙诞生约90亿年之后,即临卦和同人卦之间位置,距目前大约5.6亿年时间,宇宙会由于引力作用而收缩,即时空反演,坐标箭头反转。假如认为收缩是膨胀的逆过程,相当于函数中自变量和应变量互换。那么只要看一下它的反函数就可以知道宇宙的收缩过程是什么模样,指数函数的反函数是对数函数,即太极坐标中时空方程的反方程是S=log2nT,函数与反函数关于直线y = x 对称。

我们可以看出其图象有四个性质,对应于时空方程在太极坐标中的图象来说就是:

1、当T<1,实空间会变为虚空间,虚空间会从无穷大一直接近到0空间;

2S=0时,T=1,即当时间达到 1 秒(或其它时间单位)的时刻,空间压缩为0,再接下去,会进入实空间,

3、当T<1时,S<0,即时间在 1 秒之前,空间为虚空间,当 1<T<∞时,S>0,即时间达到 1 秒之后,空间进入实空间。

4、在空间坐标(+ ∞,- ∞)是增函数,即时空收缩到 1 秒时,空间为0,接下去从 1 秒到 秒进入实空间。这相当于霍金所说一个人掉进黑洞里去的最后 1 秒钟可以进入虚空间(负宇宙)。或者说,宇宙大爆炸之初第1秒钟的时刻,空间压缩在一个质点(奇点)上。

我们注意到这两幅图中分别有两个特殊点(10)和(01),这分别是正反两函数的太极。假如我们求出这两个特殊点的导数,看他是什么情况,也就是说,看看太极内部到底是什么东西。y =2 的导数公式是y1= n*2n-1,由前文可知n =0时是太极,那么就是说y1=0*20-1=0*1/2=0。根据前面的证明,0是无穷小的数,所以太极实际上是无穷小的数组成的点的集合。

假如根据前面的规定T 轴代表质量,S轴代表能量,再来看上这个图的线形走势,可以解释宇宙正反演化中的质能关系。宇宙正演化时,从A点的太极到万物,质能都增大。但是质量的增大幅度小,能量增大快,这并不违反能量守恒定律,因为时空本身具有质量和能量的性质。从无极到太极期间,突然从无穷大的负质量到达0质量(此时能量仍为正的,可能是反物质的聚合)。能量则从无级的0突然增大到太极的1,由此可见,能量是从负质量中来的,而且能量永远为正,在时间轴上永远增大。

在宇宙的反演(时间倒退)中,质量永远为正,而且正质量随着反演进程而减小,一直减小到1,即太极或者说奇点。而能量永远都减小,能量从无穷大减小到0的时候,质量达到1即太极奇点,再接下去能量化为负,并且随着质量趋向于0而趋向于无穷大。这可能是正反宇宙的一个转折点,负能量无穷大,质量等于0(此时的宇宙是负能量的海洋),而又在时间上压挤于一点,必然要重新发生大爆炸。

万物始于太极,而无极终于太极,所以无论n>0 n=0还是n<0,都过太极点(01),从太极到万物,是时空的扩张,所以是增函数。太极到万物是按太极、两仪、四象、八卦的二进制规律进行的。