《上帝的方程式》：爱因斯坦和膨胀的宇宙

2017-8-10 15:32| 发布者: 采编员| 查看: 523| 评论: 0|原作者: 曾星智|来自: 新浪博客

摘要: 《上帝的方程式》：爱因斯坦和膨胀的宇宙笔记/曾星智，一个跨学科思想的专业投资者，公众号：ztouzi 　　在牛顿引力定理的世界，由恒星大质量球体组成的宇宙，将会向内坍塌：如果是有一个超级巨大的球体，那宇宙将 ...

《上帝的方程式》：爱因斯坦和膨胀的宇宙笔记/曾星智，一个跨学科思想的专业投资者，公众号：ztouzi 　　在牛顿引力定理的世界，由恒星大质量球体组成的宇宙，将会向内坍塌：如果是有一个超级巨大的球体，那宇宙将以它为中心坍塌；如果有无数质量相近的球体，那宇宙将会形成无数的坍塌中心。爱因斯坦的广义相对论，在理论上推演出了宇宙将无限膨胀的结论，以致他自己也无法相信，但是后来的天文学实验观察到了这个事实：我们的宇宙确实是向无穷的空间外无限的膨胀。　　现在流行的经济学和投资学思想，却依然是建立在牛顿的物理学世界，假设我们的世界是静态平衡的，于是给出一系列的条件，就能推导出结果。尤其是那些预测宏观数据的经济学们，以及那些预测市场走势和企业收益的证券分析专家们，竟然还停留在300年前的世界，只看到引力，看不到相对的动态变化、场和扭曲的时间与空间。　　在我的投资理念中，“时间”不再是一个单一的时间，而是一个由不同周期所组成的复杂的“时间组”。在这个“时间组”中，每一个时间组有点类似牛顿的力学体系是静态的，但是，一旦它与其它的时间组发生关系，比如更短周期的时间和更长周期的时间，那么，它就立刻被置入进一个“时间场”中。原来二维静态的时间，立刻变得立体起来，成为多维的、扭曲的复杂时间系统。同样，“空间”也是如此，我们看到了金融市场中多范围、多维度的空间。　　大多数投资者是在投资本身来思考投资，所以想来想去，都是类似的思想方式和投资方法，但他们自己并没有看到这点，因为当你身处其中是发现不了自己的问题的。所以，要做一个专业的优秀投资者，必须跳出投资本身，从更广博的知识和思想领域去学习和吸取更多的认识方法，然后用它们重新观照金融投资，才有可能走出独立思考和决策的投资道理。 1、关于宇宙运行的三种猜想　　“第一种设想，宇宙可能是封闭的。在这种情形下，宇宙膨胀最终会停止，并且由于宇宙中所有物质互相间的引力吸引，宇宙开始向内部坍塌；第二种设想，宇宙可能减慢它的膨胀直至达到一种稳定的状态并保持这种状态。天文学家以及大部分公众似乎赞同第一种设想。从哲学的角度看，其中有些可以使人得到安慰的信念：纵然太阳从现在起再过大约50亿年后会死亡，但是在非常非常遥远的将来的某一天，宇宙可能重新开始坍缩，并且很可能——在完成一次完整的大爆炸重生和大坍缩的循环后——在新的大爆炸中重新爆炸，这可能创造出一个新的地球和重新诞生生命。　　“逐渐减慢趋于稳定状态的膨胀在科学上很少被赞同，而只是被看做一种可能性。如果宇宙中的质量恰好大到能终止膨胀，但所产生的引力还不足以使万物再次退聚在一起，那么就会出现这种情形。　　“只有极少数科学家相信还有第三种选择——宇宙膨胀将永远继续下去。实际上还没有人想象过下面这件难以置信的事：宇宙的膨胀速度竟然会变快。然而，索尔.珀尔马特（Saul Perlmutter）不能无视他积累的资料向他披露的事情，他认真地考虑着这种没料想过的可能性。遥远的超新星——连同它们所在的星系——正以慢于预料中的速度离地球而远去。这些速度慢于更邻近处的星系的退行速度。他断定这只能意味着一件事情：宇宙正在加快它的膨胀。　　“……远处的星系以比近处的星系慢的速度离我们而去，那么70亿年以前的退行速度——宇宙膨胀的速度——就慢于10亿年前宇宙膨胀的速度。换句话说，宇宙正在加快它的膨胀。”（P6-7）　　（曾星智思索：表面看起来平静的宇宙，或者说是静态恒久不变的宇宙，却已经并且正在发生持续的膨胀，这是对传统平衡或均衡世界最有力的冲击。从各种数据看到，宇宙从大爆炸开始膨胀，并且也将继续膨胀下去，这不禁让我们猜想：在宇宙膨胀的最外面是什么样的世界？宇宙会继续这样无限的膨胀下去吗？这就像从太阳出发，穿透地球而不发生任何作用的中微子一样，让我们被传统知识束缚的脑袋难以理解和接受。然而，这就是更加真实的世界，它没有纯粹理论上的那么完美，也没有现实看起来的那样平静，我们终于发现真实是这样偏执和怪诞的。既然，理论物理学已经打开了我们世界更加真实的一面，那么，它必然也将启示我们重新看带传统上对金融市场的认识：和物理世界一样，金融世界也同样不是平衡或均衡的，不是可以预测，也不是可以确定，甚至不是可以完全认识的，我们必须接受金融市场真实的偏执和怪诞。所以，各种被媒体报道的金融市场事件，对于我们专业投资者来说，不应该是新闻和困惑，我们早应该在新闻发生的半年甚至一年前就预料到这些事件，或者另一个角度来说，这些事件对于我们的投资来说只是波澜和噪音，不是海浪更不是市场运行的节奏。）　　“数据看来没有错误，信息是清楚的，是向全人类宣布这个消息的时候了。1998年1月，在美国天文学家学会的会议上消息被宣布了。全世界被震惊了。人们期待的决不是一个无限的、越来越快地膨胀的宇宙。甚至许多科学家曾暗地里希望有一个自我更新的宇宙，爆炸和坍缩交替发生——一座经历季节变化的宇宙花园。但看上去不是这样，宇宙注定要膨胀并凋亡。恒星将走完它们的生命历程，爆炸成超新星或将它们的气体外层抛了出去形成行星状星云。在我们的星系中，新的恒星从死亡的恒星的残留物中诞生，而垂死的恒星内部产生的丰富多样的化学元素正是使生命得以演化的东西。但是，如果膨胀必定会继续下去，并且空间的密度变小，那么在亿万年之后，宇宙最终将会是一个充满中子星和黑洞的星球墓地。　　“使科学家们困惑的是这样的问题：为什么？这个前所未有的新发现的解释是什么？答案似乎是宇宙中还有另一种神秘的力——从未被直接地观测到的某种东西。这种物理学家称之为负压力或真空能量或就称为‘有趣的能量’的东西，反作用于起吸引作用的引力。有某种东西正在推开这些星系——加速它们相互之间的退离。”（P9）　　“来自世界各地的茫然不知所措的科学家们聚集在芝加哥，讨论所报道的宇宙的加速膨胀以及宇宙包含的质量可能太少这个事实。方程能不能适合这些新数据以解释它们？爱因斯坦的引力场方程是科学家们用于这个目的的当然工具。但是它不能解释膨胀的加速——除非把过去的一个项加回到爱因斯坦的方程中去，这个项很久以前被方程的发现人丢弃，并且此后被称为‘爱因斯坦最大的错误’。宇宙常数回来了。”（P10） 2、时间、光速和狭义相对论　　“在这个相对论的世界中，爱因斯坦已经告诉我们只有一样事物是绝对的：光速。所有别的事物都和这最终的速度极限有关。空间和时间被统一起来给我们以时空。……当物体的速度接近光速时，运动着的物体会改变而时间会膨胀。时间变慢。如果有什么东西能比光还快（相对论是不允许这种现象的），那么它将走进过去。空间和时间不再是刚性的——它们是塑性的，与物体的速度接近光速的程度有关。　　“时间的绝对性和普遍性曾经是物理学神圣的信条，没有人对这个假定怀疑。时间是处处相同的，时间的流逝是稳定不变的。爱因斯坦证明这些假定根本是不对的。不变的量是光速——任何别的东西，空间和时间，都要围绕着这个宇宙的常量调节它们自己。”（P19）　　（曾星智思索：时间和空间固定的观念被爱因斯坦打破了，他打破的不仅是理论物理的世界，他还打破了整个人类有史以来所有的思维方式，颠覆了我们对固式和规律、对平衡和守恒的依赖。用这样的思路，我们投资者可以看到金融市场变化的、扭曲的、多维的时间，我们可以自由的在各种各样的时间周期和维度中切换，而不再受限于传统上简单的时间长度的思维局限。对市场的空间亦是如此，我们也可以自由的选择和切割空间，并在各种选择和切割中找到我们需要的那一种空间。在这样的思维下，投资的艺术，就是一种对金融市场的时间和空间进行选择和重构的创造，它充满了乐趣也带来更低的风险和更多的财富。）　　“爱因斯坦用纯理论的思考——他的‘思想实验’——认定：不管光源如何快地迎着或背离观测者运动，光的速度总保持不变。……在相对论中，时间不再是处处相同的，爱因斯坦用伯尔尼的种楼和邻村的钟楼来说明他的观点。不变的不是时间，也不是空间——而是光速。狭义相对论解释了这一切。”（P21-22） 3、空间因引力场而弯曲　　“爱因斯坦继续沿着从他生命中‘最快乐的想法’开始的推理思路前进。他仍在瑞士专利局中从事着他的著名的思维实验之一。爱因斯坦想象一个在空间中自旋着的一个圆盘。圆盘的中心不运动，但是，它的周界快速地按圆形方向运动着。爱因斯坦比较了在几个参照系中所发生的现象，参照系是他在创立狭义相对论中使用的标准工具。他利用狭义相对论得出结论：当圆盘自旋时，圆盘的边界缩短。有一种在边界上作用于圆盘的力——离心力，它的作用类似于引力的作用，但是，这种影响外侧圆周的收缩却保持直径不变。因此，爱因斯坦断言圆周长与直径之比不再是π，这甚至使他也震惊。他推出在存在引力（或场）的情形下，空间的几何是非欧几里得的。”（P50）　　“尽管广义相对论——还处于刚采用的最终定型之前的形式——的确解释了一个重要的、多年的天文学之谜，但是这个发现本身还不足以将相对论推上世界舞台。这个荣誉将属于爱因斯坦长期以来一直最关心的现象：空间的弯曲，它引起光线绕着它的看不见的轮廓线弯曲。正是在这一点上，在差不多与爱因斯坦解释近日点问题的同一时间，理论上的一个大突破出现了。11月18日，爱因斯坦在他的论文中用了半页宣布了由他的改进过的描述引力场的方程得出的第二个发现：在7年前假设的正好擦过太阳边沿的光线的偏折大小应该是1.75弧秒，而不是这个量的一半。在这里，爱因斯坦利用了空间本身是因引力场而弯曲的这个思想，而不是利用牛顿的引力思想再加上将光量子——光子——视为具有质量的粒子这个特点。”（P93-94） 4、宇宙力学：从牛顿到爱因斯坦　　“早在17世纪90年代，牛顿就知道由于引力将每一个大质量物体拉向所有的其他的大质量物体，因此一个静态的有限的宇宙是不可能存在的。为什么？要了解这一点的一种方法是利用物理中的一个事实：质量可以被视为是通过它的中心——质心在起作用的。如果你想象有限空间中一个非常巨大的充满着星系和恒星以及银河际物质的球面，你可以认为力集中在球面中所有质量的质心处。在这样的一个静止的、有限的空间中，所有物质将被拉向质心，结果宇宙中所有的物体产生向内的速度，最终，一切就坍缩到那个质心。　　“当时牛顿解释说，如果宇宙有无限多个恒星，分布于无限空间之中，这样的事就不会发生，因为将不存在一切都落入那里的引力中心。然而，这种说法是有缺陷的，因为在一个无限的宇宙中每一处都可以作为宇宙的中心，这是因为从各个方向看出去都有无限多个恒星。”（P129-130）　　“……引力场在空间的无穷远处必须成为常数这个事实告诉爱因斯坦：光将同样地会脱离宇宙继续向外奔向无穷远处，像恒星这样的大质量物体也可能会这样。因此恒星能够克服牛顿引力并‘到达无穷远处’。他写道：‘根据统计力学，这种情形必定会不时地出现，只要星系的全部能量——若集中到单个星球——大得足以将那个星球送上去无穷远处的旅程，一旦如此，它就永远无法返回。’ 　　“由于这个原因，爱因斯坦作出了一个使人震惊的结论：宇宙本身必定是在膨胀着的——恒星、物质和辐射只切都必定正在向外飞向‘无穷远’，不这样，整个宇宙本身就将坍缩，不管它是否有有限多个恒星和有限数量的物质。就这样，爱因斯坦根据他自己的场方程发现了宇宙的膨胀。但是，他不相信自己的结论。……要是爱因斯坦当时知道我们今天知道的事实那有多好：我们已经观测到的最远的星系正在以超过光速的95%的速度远离我们（向无穷远处）而去。”（P131-132）　　（曾星智思索：以传统上由对实验的统计和归纳得出科学结论不同，理论物理学的进步和变革，往往都是科学家们先形成了在理论上的假设，然后逐步从现实和实验中去验证这个假设是否成立。所以，在理论物理学的研究中，思想和逻辑走在前面，经验和实验走在后面。那么，我们对金融市场的思考一定程度上也是如此：大部分投资者是从经验或实践出发去统计规律，然后进行操作试图去寻找证明自己的规律是正确的，这是造成他们失败的重大原因；相反，聪明的投资者和理论物理学的科学家一样，先根据对金融市场根本逻辑的思想和认识，建构了一个理论，然后用投资的实践和经验来验证和修正这个理论。两种方法是不一样的，前者基于浅层的经验，依据的是传统狭隘的市场逻辑，并试图证明自己的正确；后者则先形成了颠覆传统的大逻辑，然后用实践去证明自己的错误。能够长期几十年成功的投资者，他背后用来进行投资决策的根本思想，必须是基于逻辑的，而决不是基于经验的。） 5、霍金、开的宇宙和瞬子　　“宇宙的几何学有助于决定它的最终归宿。数学家们已经确认了宇宙整体三种可能的几何学。第一种是平直的欧几里得几何。在欧几里得宇宙中空间的曲率被定义为零。曲率是由高斯命名的一个概念，用字母κ表示。这里假定宇宙是一张处处曲率不变的曲面。对于平直的宇宙，我们说曲率为κ=0。非零常曲率曲面分成两大类。或者曲率是正的，我们用κ= 1表示它，或者曲率是负的，可以写成κ= -1。曲率κ= 1的曲面是‘闭的’。在空间为二维时，这种曲面是一个球面。当曲面具有曲率κ= -1时，它是‘开的’，并且其几何形状是双曲型的，就像高斯、鲍耶和罗巴切夫斯基的模型中那样。其中，在空间为二维时，负常曲率的曲面是伪球面的外侧面。”（P163-164）　　“霍金和图罗克从艾伦.古思的暴胀模型出发，在1998年宣布关于宇宙是‘开的’，并且由于它永远地膨胀下去它最终将充满的空间范围是无限的这一发现之前，他们提出了下面的问题：暴胀真的像绝大多数暴胀支持者相信的那样必须是一个‘平直的’宇宙，还是它可以产生一个开的宇宙？”（P183）　　“……他们面前拥有的空间刻画了宇宙从大爆炸经过暴胀向着一个开的宇宙的演化——在它的开始没有奇点。　　“图罗克和霍金建议用瞬子替代奇点，瞬子是一种在空间和时间上高度压缩的粒子，具有一颗豌豆的质量，但大小却只有豌豆的1030分之一。称它为瞬子的原因是，它是一种只存在一瞬间的一种粒子。在瞬子之前既不存在空间也不存在时间。与大爆炸奇点不同，瞬子是光滑的。因此，当瞬子爆炸时，正如艾伦.古思预言的那样开始宇宙暴胀。结果从瞬子跃出的宇宙就永远膨胀下去。时间，以及在今后岁月中对太空的观测或许会告诉我们，这些理论中的哪些理论是正确的，我们的宇宙是如何开始的，是否可能统一所有的自然力，以及宇宙常数是否是那个万能的物理方程的一部分。”（P184） --------------------------------------------------------- 《上帝的方程式》：爱因斯坦、相对论和膨胀的宇宙 God's Equation: Einstein, Relativity, and the Expanding Universe [美]阿米尔.D.阿克塞尔Amir D. Aczel 1999年初版于美国上海译文出版社 2005年10月第1版

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