怎样理解“维”?——从质能公式看“维度”的理解和计算

莫 娴

对外经济贸易大学统计学院 北京100029

一、关于维度公式的回顾

二、对以上公式中“维”计算的理解

(一)“维”的由来。“维”是一个新的概念,是将物理学科中的长、质、时三个原始单位统一看待的结果,“维”代表着能量流动的速度。分解来看,“维”代表了一个单向的“长”(r),也可以代表“质”的密度( B),甚至可以代表时间(t)的一个量化上的压力度。

(二)“维”代表的一个单向的“长”。

2.举证实例:以三维空间计算常数——光速来解析,在三维空间中,为什么光速一定是一个维度量值接近3的数?我们知道,“米”实际是一个量化的长度,米是1790年5月由法国科学家组成的特别委员会通过以巴黎的地球子午线全长的四千万分之一作为一个单位长度,以此出定义了“一米”的长度,所以,米是一个世俗意义上的度量衡。那么,如果当时的定义不是现在的“一米”,而是将0.8米、又或者是0.5米作为度量衡来定义当时代表的“一米”呢?光速还会不会是在真空下接近3×108米/秒呢?显然,光速依然会是一个3的倍数,而衰减的小数也依然会是0.002(在三维空间运动公式中使用并证实过衰减数0.13×2的存在),只是后缀速度度量不再是108米,聪明的你可以提起笔,试着算一算。这就是“维”计算所体现的简便的力量,它越过了世俗意义上的度量衡,将能量固定在我们便于理解的数字上来度衡,使“维”变化成了1、2、3等代表数字。

(三)“维”可以代表质的密度,也可以表示时间的压力度。

三、作者关于“维”计算的举例:月球维度

以下通过天体上的重力来作为维计算的真实举例,代入现实中的维度计算案例,以解读长是怎样换算为“质”的密度的。可以知道的是,在太阳系环境场中,光的传播速度是3×108米/秒,我们可以把太阳系设定为一个标准的三维空间,那么1维的长度换算单位是1×108米/(秒)3,粗略认为太阳系平均的维度数是3。

1.月球维度计算:首先,地球的近地环境场作为一个典型的可测的场,我们先使用地球近地环境检测各项力的维度值,在近地环境中,存在空气压力和近地引力、太阳系本身的环境场,以上三个力形成了近地环境。其次,我们使用光速观测以上三个场的维度数,光在空气中的传播速度是

2.9 9552816×108米/秒,光在真空中的传播速度是2.9 9792458×108米/秒,那么如果太阳系环境场是3维,近地引力压环境场则是0.0 0207542维,空气压环境场则是0.0 0239642维,综合起来,地球是一个2.9 9552816维的空间。最后,我们回到对天体重力的讨论,科学界普遍认为,月球表面的重力加速度为1.6 18米/(秒)2,是地球重力加速度的1/6,因无法得到最近的数据,暂且假设这一数值是正确的,那么月球近地引力压环境场就是0.0 003459维,加之月球没有空气压,那么,据以上数据推测,光在月球表面的传播速度应是2.9 996541×10 8米/秒,月球表面应是一个2.9 996541维的空间。

3.通过数据推导产生的可能性:宜居月球。在未来,如果我们需要在月球建立宜居环境,已知月球的表面维度大于地球,那么,宜居的生活基础也必须对环境场进行改造,也就是宜居基地环境场改造为与地球近地维度数一致的地步,月球近地引力压环境场达到0.00207542维、月球空气压环境场则是达到0.00239642维,套用通俗的换算理解则是:宜居环境的地下引力场应达到8.135米/(秒)2的引力补充,即增加的引力场为每公斤增加约合8.3牛顿(8.3 N/kg);基地空气压环境场应或大于地球近地空气压场,如果建立气压保护罩,那么保护罩的内部气体承压应达到9.39米/(秒)2,而近地面的气压保持在1013.2毫巴。

5.“维”的换算结论:从以上光速的计量单位中换算中,作者发现了原有的设置1维=1×108米/(秒)3是可以分解的,那么,在维度的计算中,在一个正的维度数是3的能量场中能量表示上,1×108米=100秒=1×106千克,三者除了后缀单位有所不同,其所代表的能量流速一致,“维”简化了长、质、时的运用单位。

四、作者从推导过程得到的结论

(一)“维”计算的出现缩减了物理单位。一方面,我们知道了,由于在近地环境下1×108米=100秒=1×106千克,那么,物理就不再是复杂的各项单位。另一方面,“维”越过了世俗上的单位,便于我们去丈量整个宇宙。

(二)现实中存在着着增维和降维。在维度计算中,既然“维”代表了长和“质”的密度,也是时间的压力值,那么真的存在降维和增维吗?怎样降维和增维? 答案已经在前文中有了一定的体现,维度的增减是存在的,例如我们所出的地球近地环境就是一个2.99552816维的能量场。维度的增加和减少是可以实现的,维度的增压方法有“增压”和“减速”两种,例如,我们将一个固体物质的三个方向都压缩1米,是典型的降维手法,或者把一个物体所受的重力抵消,是典型的增维手法。在理论上,“降维”是可以治理“射线污染”的一种手段,因为当降维达到一定力度时,射线的一些形态是可以发生改变的。

(三)作者认为,“维”是一个更便于计算太空能量的单位,相对于地球中使用的“米”的单位,在宇宙中更具有运用意义,而射线是目前丈量能量流动的最佳手段。在宇宙的其他地方,实际上光的传播速度并不会是刚好的维度3,甚至时间的流速都是不一样的,这样的环境是另一些能量场,传统意义上的单位就已经不适用去丈量别的能量场了,那么,此时“维度”就有了它的用武之地。对于人类而言,光源是我们赖以生存的环境,那么,我们就可以使用光速或者其他射线去丈量新的宇宙空间。例如,在一个空间中,当光速成为2.21×108米/秒时,我们可以认为这是一个相对太阳系是2.21维的空间;再例如,因为0.1是作为一个简便的降维乘数,那么在另一个空间中,光速成为2.21×107米/秒时,是一个相对太阳系是2.21维的单向降维空间;再例如,如果存在一个空间,光速成为2.21×105米/秒时,是一个相对太阳系是2.21维的整三维降维空间。

正如许多学科的兴起代表着科学的进步,“维”的计算也有着它的广大的用武之地。在作者看来,“维”是一个可以被真实计算的量,对于我们深入的理解物理中的各项换算、理解宇宙中的各种能量流动都有着重要的意义。