信息场充满宇宙空间

刘培生，谢柏松，程 伟

(北京师范大学 核科学与技术学院 射线束技术教育部重点实验室，北京 100875)

0 引言

人类对自己存在于其中的宇宙了解甚微，对自然界知之甚少，因此充满了疑惑和好奇。通过人类的不断努力，解决了自然界的少量问题，并被不断驱使着展开更加广远和深入的研究[1]。在贴近人类日常生活空间的各个领域进行广泛研究的同时，一边走向深海和地球深处，一边走向广博的太空，试图获取更为丰富的自然信息[1-2]。探索宇宙之奥秘，得到更多来自太空的信息，成为当今科学的一大主流。对于一些经常被讨论的话题，大家都有不同的认识。在这里，作者提出自己的如下观点，作为抛砖引玉，以期感兴趣的广大读者展开广泛的讨论和进行深入的研究。

1 个体的独异性

我们知道，地球上每个人的指纹都是不一样的，而每个人的骨骼构造、血管形状等方面的细微特征也是各有差异的[3]。这就是说，每个人都具有自己独一无二的信息特征，尽管每个人都有两只眼睛两条腿等共同特点，甚至有的长相都很相似。总的来说，世界上的每个人都是独一无二的，没有完全相同的两个人。俗话也说道，世上没有两片完全相同的树叶，也是这个道理：每片树叶都有自己独特的细节。类似地，就算是构成物质的基本单元，比如上夸克，即使其色、量子态相同，每个上夸克更深入的细微信息(基本单元之“基本”是难以穷尽的)也可以是各具特点的，即它们每个都会有自己的“个性”。因此，由它们组成的每个核子当然也是独一无二的。电子也是这样，尽管都具有荷电约1.60×10-19C和载质约9.11×10-31kg的共性[4]，甚至是具有相同量子态的电子，它们更多的细微特点或者说信息细节仍然是独一无二的。所以，即使是最简单的氕原子，仅由一个质子和一个电子组成，各个氕原子也都是不一样的，都可以有各自独特的“指纹”信息和“DNA”信息。至于更大的结构体，从一块物质、一个生命体，到一个星球、一个星系，甚至平行宇宙，每个结构层次中的每个结构体，都是独一无二的，都有各自特异的信息特征，尽管可以有某种程度的相似。

2 结构体的信息场

任何结构体都有自身的信息场，无论是一个基本粒子，还是一块石头、一颗树、一个人、一个星球，再大到一个天体，等等，而且每个结构体的信息场都可以充满整个宇宙空间。当然，高层次结构体的信息场是其内部所包含的较低层次结构体的信息场之集成，但各个层次结构体的信息场都具有其自身相对的独立性。比如说，太阳系内地球上某一个粒子和某一个人的信息场，虽然都包含在太阳系的总体信息场中，但它们也有各自的相对独立性。典型的例子就是量子纠缠[5]和双胞胎心灵感应[6](参见图1和图2)。可以认为，量子纠缠是具有耦合信息场的若干粒子之间(如一个零自旋中性介子衰变得到的电子和正电子两者之间[7])的信息联系；双胞胎心灵感应是具有耦合信息场的两个双胞胎人体之间的信息联系。由于每个结构体(如上述粒子和双胞胎个体等)一旦产生，其信息场就可以一直充满整个宇宙空间或者说至少是人类目前可以实现探测的可及空间范围，因此其中在近距离发生了信息场耦合的结构体，在整个宇宙空间内也就可以一直保持这种信息场耦合。也就是说，这种结构体的信息场不但是结构体“与生俱来”的，而且是“与生俱来”的同时就弥漫整个宇宙空间的。可见，这种信息场耦合作用是即时联动的，彼此分开的两者联动是同时发生的，不用涉及信息场的传播速度(诸如达到光速和超光速)这些问题，而且当然也不受空间距离的限制。

遗憾的是，人类的大脑处理系统目前还局限于一些比较具象的信息，如感知比较表层而直接的热能、颜色以及借助仪器可探测的温度、电磁运动等物理信息[8]，而对于其他很多更丰富的信息尚未认知，更无法处理。借助仪器接触式探测脑电波[9]等人体生物场信息算是比较先进的了，但人体脑电波的长程感应还属于“奥妙”。对于诸如此类的“奥妙”，用上述结构体信息场理论即可很好地解释。脑电波等人体生物场信息只是整个人体信息场的一部分，虽然人类仪器尚无法做到远程探测，但双胞胎心灵感应即说明这些信息可以通过某种“神秘”的方式进行感知和探测。

3 暗物质信息与暗光子

我们知道，宇宙是由物质、能量和信息构成的，其中包括暗物质和暗能量[10]。根据物理学的质能关系，物质和能量其实可以视作一回事。任何物质和任何能量都承载着某种信息，而宇宙之中的任何信息也都可以通过物质和能量得以传递。信息和物质、信息和能量完全是相伴相生的，没有不携带信息的物质或能量，也没有离开了物质或能量的信息。因此，宇宙中每一个事物都会与其他事物产生信息作用，这是宇宙内部各个环节之间关联的纽带。这个纽带依赖的就是事物的信息场。但人类对这些信息场中每项信息的感知和探测则与自身的认知水平相对应，很多信息还不能获知。

如上所述，宇宙空间充满着各种各样的信息场。宇宙空间中可以有不存在物质形态的“真空”，但没有不存在任何信息场的“真空”。这种状态是宇宙设计的基础，当然也决定着宇宙的产生、发展、运动、演化等规律。类似于携带遗传信息的生殖细胞，它将根据该信息进行自身的发育、成长直至凋亡。

同样地，暗物质也与信息同在。作为宇宙的重要组成部分，暗物质除了已经表现的物质引力这一十分有限的信息之外，还一定有更丰富的信息会释放，还一定有更多的信息需要在宇宙时空中传递和发生交互作用。人类正试图获得这样的一些信息。我们看到，源于物质又作用于物质的电磁波为我们揭开了更多的广袤时空，特别是可见光区的光子发挥了十分重大的作用。对应地，暗物质世界可能也存在同等重要的“暗光子”，只是我们还没有能力探测，当然其产生、运动、传播、作用机制等都不得而知。人类已经发现暗物质参与物质的引力作用，并认为不参与电磁相互作用。但这些“暗光子”是否频频地与我们认识的物质世界“悄然”发生各种各样的作用而我们还不自知？我们周围是否充满着暗物质的丰富信息而我们还不自知？是否一些费解的奇异自然现象与它们有关？如果能够探测这些作用，就可让我们更好地了解我们存在的这个宇宙。比较令人期待的是，这些“暗光子”与我们认识的光子或中微子发生作用的信息感知，可能首先会被人类捕捉到。就目前的认识，暗物质和中微子都表现了与万有引力定律一致的引力作用，而暗能量则是反引力的。因此，很早就有人提出过以研究中微子为突破口进入暗物质的认识空间。而对光子运动规律的更多研究，也许同样有助于我们对暗物质世界的认识。我们或许可以设想，光子为人类展示了一个丰富多彩的物质世界，那么“暗光子”也同样可以展现一个丰富多彩的暗物质世界，而这个世界也许存在着与我们认知截然不同的生命形式或能量形式。我们完全可以相信，暗物质也一定携带着丰富的信息，这些信息总会以一定方式释放和传递出来并发生作用：除了引力信息之外，更多地表现其结构形态、作用机制、运动规律等方方面面。总有一天，暗物质与我们熟悉的物质世界发生作用的信息会被我们获得，暗物质世界自身的联系信息也会被我们截取。

4 无穷大是一种信息

宇宙中的一切过程皆为信息，科学中涉及的“无穷大”其实也是一种信息。这种信息是一种人类可以在某种程度上有所感觉的特别图景，但大都难以穷尽其极限想象。因此，我们可能有绝大多数人静下来思考时都会感到，“无穷大”这一信息在很多情况下其实超越了我们的思维空间，或者说，可以怀疑人类的思维水平是否能够处理“无穷大”这一信息。“无穷大”可能是真正存在的，但我们认识的宇宙时空是否也存在我们认为的“无穷大”？

4.1 无穷大收敛之佯谬

有研究者报告过“无穷大收敛于-1”的论点，即S=-1(其中S表示无穷大∞)[11]：

设：S=1+2+22+23+…

有：S=1+2(1+2+22+…)=1+2S

得：S=1/(1-2)=-1

按照这种论证方式，还可证明S有很多其他可能的收敛值，例如：

S=1+n+n2+n3+……(如其中n为大于1的任意正数)

有：S=1+n(1+n+n2+……)=1+nS

得：S=1/(1-n)

依此，还会有其他方式获得其他不同的可能收敛值，即无穷大在不同情况下会有不同的收敛方式并收敛于不同的值。

但另一方面，因为无穷大加减一个有限数还是无穷大，即

S1+m=S2(其中m为任意有限数)

如果无穷大是一致的，即

S1=S2

则有m=0

此即说明任何有限皆可忽略归零，而若m是真实发生并产生了不可忽略的作用和影响，则事实上是m≠0

此时S1≠S2

这说明此时无穷大没有一致性，或者说并不存在一个统一的无穷大；而前面提到的无穷大收敛，要具备一个前提：即任何的无穷大都是相等的或说是等价的。看来这个前提实际上无法保障。

还有一个问题，上述数之“无穷大收敛”推演过程的处理中用到一个括号，这个括号将一个无限推进的事件“括起”来了，这是否意味着已经在人为主观上对这个“无穷大”进行了限制，这种做法是否合理？另外，就算该处理方式在数学上可以，但在物理事件中是否仍然可行？或者说，这个“括起”的行为是否要到高一级的维度才能实现(参见本文下面的第4.3部分)，而且实现的具体途径和方式也因所论“无穷大”的具体结构和推进方式而异(参见本文下面的第4.2部分)。

4.2 无穷大的差异和叠加

作为最简单的例子，首先来看以下几个关系：

∞1=1+3+5+7+…

∞2=2+4+6+8+…

∞3=1+2+3+4+5+6+7+8+…

显然

∞3=∞1+∞2

这里结合前面第4.1部分提到的无穷大S，可以说明两点：一是无穷大可以有不同的内部结构和不同的发散方式，如S与∞1和∞2；二是无穷大可以叠加，如∞1和∞2叠加成为另外一个无穷大∞3。这个叠加，是内部结构和发散规律类似的两个无穷大(∞1和∞2)，叠加成为另外一个内部结构和发散规律也类似的无穷大(∞3)。而由两个内部结构和发散规律不同的无穷大(如S与∞1或∞2)叠加，将形成一个具有新的内部结构和发散规律的另类无穷大。当然，无穷大的叠加还可能需要一定的条件，比如说：内部结构和发散规律类似的两个无穷大之间才可能发生叠加，而内部结构和发散规律不同的两个无穷大之间则实际上不能实现有效叠加。

对于我们的宇宙来说，如果没有设定，系统的线度延伸无法估量，空间延伸的边界无法估量，内部变化延伸也无法估量，等等；而这些不同方式延伸的“无法估量”，就叠加成为整个宇宙系统延伸的“无法估量”。其实，宇宙爆炸理论[12-13](参见图3)和全息宇宙理论[14]都包含了宇宙运作规律的某种设定，只是设定方式的考虑不同而已。

另外，同是无穷大，有可数无穷(例如自然数或有理数等)和不可数无穷(例如无理数或实数等)不同层次和等级之分，显然后一类无穷大比前一类更大，因为后面无穷大减掉前面无穷大不是有限，还是无穷大。

4.3 低维无穷大向高维空间收敛

处于一个平面内的一段弯曲海岸线可以无限分形而得出其长度为无穷大的结论，但这段分形长度无穷大的海岸线可以限制在将其包围的矩形面之内，此即一维无穷大收敛于二维空间的实例；一个海岛高低起伏并且弯曲的闭合海岸线可以无限分形而得出其长度为无穷大的结论，而且海岛高低起伏变化无穷的地面也可以无限分形而得出其面积为无穷大的结论，但这圈分形长度无穷大的海岸线和分形面积无穷大的岛屿可以限制在将其包围的立方体之内，此即二维无穷大收敛于三维空间的实例。由此类推，宇宙三维空间的无穷大也可望收敛于四维空间(注意这个不是四维时空)。因此，我们可以有理由认为，今天观察到的无穷大事件，即可能收敛于我们还不认识的四维空间。也就是说，在这个四维空间里，我们熟悉的三维空间内发生的无穷大，都是有限事件，甚至是非常局限的小范围内。

分形的海岸线维度可以到二维(参见图4)，同理二维的分形海绵维度可以到三维。但无穷性没有变化，只是在高维度变得有界了。好比篮球面，在二维面本身GG上是无边的，因此无穷，但把它嵌入到三维空间，它却是有界的，三维球面到四维类似。

5 关于宇宙“加速膨胀”

关于宇宙“加速膨胀”之图景，按照“松紧带上均布纽扣后两端拉伸”的模型，确实可以说明地球上观测到的各向星系一致红移现象，而且呈现的也是“星系越远，离开我们越快”。但这其实是宇宙的一致膨胀状态而不一定是加速膨胀，而且根据地球上展示的爆炸，只有爆炸中心有机会观测到各向一致的“红移”；其他位置可以观测到各向“红移”，但“红移”在不同的方向不会“一致”。据此我们认为，在地球上模拟“宇宙炸胀”的实验难以得出符合理论预计算的结果，而可能是远远地偏离。这样一来，其实验结果及后期提出的改进理论诠释，甚至可能误导人们对真实宇宙的认识。

另外，现在有研究认为可能星体光谱本身的变化就能解释加速膨胀[15]，而不需要暗能量的概念。还有，2019年5月20日起，米的定义更新为[16]：当真空中光速c以m/s为单位表达时选取固定数值299 792 458来定义米。其中秒是由铯的频率ΔνCs来定义。人们总说距离膨胀，假定光速不变，是否也可能是铯的频率降低导致观测到宇宙膨胀。等等。这些在这里暂不做更多的讨论。