張嘉年

作者:張嘉年 E-mail:tai_ning@163.com

11維超重力場的五M弦內部結構圖解

「普朗克能量」的來源:「TOE-11維超重力場」的「M超弦」

根据「超弦理論」(superstring theory)所述:宇宙中所有的「基本粒子」並非大小為0的點粒子,實際上「基本粒子」是由「弦」的不同振動及形狀所組成. 故而對弦的定義為-無法測量,粗細£普朗克長度1.6×10^－33cm,而且是「純能量」的「線形聚集」,且弦亦非任何物質所構成,只要拉長,質量即會增加. 早期弦理論稱為「玻色弦理論」,是為了完成「超統一場論」來一統全宇宙所有的「力」及「弦-粒子」(現稱為「萬有理論theory of everything-TOE」),因而計算出整個大宇宙可能有「26維時空」, 而這「26維時空」中的「10維時空」組成了我們的宇宙時空,且僅有三維空間(加一維時間)發生了大暴脹而形成了「可見的宇宙」.另外的「6維空間」未發生暴脹而成為量子場論中「緊化」(compactification)且難以偵測的「內秉空間」, 而這個「內秉空間」就好比一個氣球的內部空間,三維空間則好比氣球的表面外膜. 至於另外的16維未知時空, 据筆者猜測:可能其中的10維時空為-帶陰電荷的反質子(即反粒子)所組成的「陰極宇宙」(註:「陰極宇宙」可能與帶陽電荷質子的本「陽極宇宙」同時創生),而1998年又在本宇宙外圍發現了強壓為負,亦即相當於反引力的「暗能量」,故剩下的6維時空有可能為「反(負)能量宇宙」(見圖一及超宇宙圖二),因這16維未知時空的組成結構,目前在科學上幾乎完全不了解,故本文暫不討論,本文主要討論的是形成「我們的宇宙」的11維時空(註1),及其中1.22×10²⁸eV至1.69×10¹¹eV之間,這一大段的能量空檔區之中,尚未發現而可能存在的超高能粒子及超弦.

如前所述:「我們的宇宙」起源於一個「大霹靂奇異點(singularity)」,這個「奇異點」在大暴脹前含本宇宙全部總質量,即11維超(引)重力. 而自「普朗克紀元」的t=0秒至5.38×10^-44秒,這個「奇異點」經過了2³²⁶次分裂而成為11維時空起源的「E8×E8’混成型雜弦」(即TOE宇宙五M弦圈),＜見下頁(圖二-第6,7代弦圈)＞

本宇宙有2種可能的總質量:

1.可觀測到「137億光年」範圍的質量約:1.79×10⁵⁸g

2.最大的「普朗克密度」(Planck density)總質量約:5.157×1093g(註2)

1.本宇宙-可觀測到137億光年質量約:1.79×1058 g.

本宇宙的總質量:依狄拉克(Dirac)於70年代:按宇宙退行速度小於光速的一半為距離我們最近的可見宇宙邊界而計算出,本宇宙可見範圍內可能約有10⁷⁸個質子,即宇宙總質量約:1054g,若同樣以數十年前宇宙大小的數据為10²⁸cm估計,則可見宇宙的質量約為1055g. 此後,又經過衆多科學家多年的計算更新,增加為本宇宙可能約有1.071×1082個質子或1.968×1085個電子,因而算出本宇宙可觀測的質量約為:1.79×1058g(質子質量1.672×10^-24g×1.071×1082個質子),但此質量仍遠比普朗克密度的本宇宙最大極限質量:5.1574×10⁹³g小非常多,約小1035倍,. 但是近10年來,由於宇宙大暴脹(甚至可能是以超光速暴脹)的碓認和約為宇宙可見物質及可見能量總合20.7倍的宇宙暗物質及暗能量的發現. 再加上2008年WMAP衛星又觀測出宇宙幾乎是平坦的(「平坦的宇宙」代表的是:觀測到的宇宙僅佔「整個球面宇宙」非常小的區域,就像以人身的體積來看地球,無論怎麽看,地球都是平的一樣). 正因如此,現今宇宙科學家(包括前述的-狄拉克本人),大都認為-真實宇宙的大小是「無法觀測」,而遠超乎我們想像的. 按5.1574×10⁹³g約=10¹¹⁷個質子的質量,而「充滿質子中的強力」遠大於-充滿宇宙空間中「無限範圍的引力」約10³⁹倍,10³⁹倍再乘上計算立體空間的3次方,即(10³⁹)³正好=10¹¹⁷. 綜合上述,故本宇宙總質量以下述:第2種普朗克密度5.1574×10⁹³g/cm³的宇宙最大質量,可能性較高.

2.本宇宙-最大的普朗克密度總質量約:5.157×1093g(約=2.893×10¹²⁶eV).

內含本宇宙最大總質量的5.157×1093g(2.893×10¹²⁶eV)的「大霹靂奇異點」, 其中總能量的57.7%,即2.9758×1093g(約=1,6693×10¹²⁶eV)在經過了2^-326次方「一分為二」的旋轉分裂後,而成為單位能量為「普朗克能量:1.221×10²⁸eV(約=2.1768×10^-5g)」的「E8×E8’混成型雜弦」(即TOE宇宙五M弦圈),又經過了再一次,即2^-327次方「一分為二」的旋轉分裂後,而成為其中約含1.367×1098個「E₈×E₈雜弦」簡稱「E型雜弦」(即GUT陰極宇宙弦圈),及1.367×1098個「SO(32)雜弦」簡稱「O型雜弦」(即GUT陽極宇宙弦圈),而「E,O二型雜弦」的單位能量為:6.1×10²⁷eV(約=1.088×10^-5g). 而普朗克能量,再經過了「一分為二」的60次(÷2⁶⁰)分裂後,即分裂出「八正道-重子家族」中的質子及中子,而再分裂至2⁷⁴次時,則分裂出e^－電子. 上述3種粒子即:質子,中子,e電子,結合成原子,原子組成分子,分子最後再合成物質. 而「大霹靂奇異點」其餘總質量的42.3%,即2.181×1093g(約=1.2237×10¹²⁶eV),則形成本宇宙的「真空能量場」.

「E8×E8’混成型雜弦」亦即TOE宇宙五M弦圈(見:下-圖二上方中央第6代弦圈,詳細的演化全圖,見第五章:圖1,圖2),由內含8組8個TOE弦位元,共計64個TOE陰陽極弦位元所組成:左半邊32個弦位元以TOE陰極弦位元為多數,佔20個弦位元,而TOE陽極弦位元為少數,佔12個弦位元,中間為「暗能量場」(見附錄1:「暗能量」),而右半邊32個弦位元則以TOE陽極弦位元為多數,同樣佔20個弦位元,而TOE陰極弦位元則為少數,亦佔12個弦位元. 故11維維超重(引)力的「E8×E8’混成型雜弦」(TOE宇宙五M弦圈)是由8組8個弦位元,共計64個TOE陰,陽極弦位元所組成,其組合方式如下:(圖二-第6,7代弦圈)

一.第11維:TOE-Ⅰ型弦-1組,即「TOE宇宙五M弦圈」,左半邊下方之1組,

8個TOE弦位元,內含4個陰極弦位元 及 4個陽極弦位元

TOE-Ⅰ型弦分裂為:GUT-Ⅰ型弦,

二.第11維:TOE-ⅡA型弦-1組,即「TOE宇宙五M弦圈」,左半邊上方之1組,

8個TOE弦位元,內含6個陰極弦位元 及 2個陽極弦位元

TOE-ⅡA型弦(TOE陰磁單極子):分裂為:GUT-ⅡA型弦(GUT陰磁單極子),

三.第11維:TOE-E型雜弦-2組,即「TOE宇宙五M弦圈」,左半邊中之2組,

每組:8個TOE弦位元,內含5個陰極弦位元 及3個陽極弦位元

TOE-E型雜弦分裂為:GUT-E型雜弦.

四.第11維:TOE-Ⅰ型弦-1組,即「TOE宇宙五M弦圈」,右半邊下方之1組,

8個TOE弦位元,內含4個陽極弦位元 及4個陰極弦位元

TOE-Ⅰ型弦分裂為:GUT-Ⅰ型弦

五.第11維:TOE-ⅡB型弦-1組,即「TOE宇宙五M弦圈」,右半邊上方之1組,

8個TOE弦位元,內含6個陽極弦位元及 2個陰極弦位元

TOE-ⅡB型弦(TOE陽磁單極子):分裂為:GUT-ⅡB型弦(GUT陽磁單極子)

六.第11維: TOE:O型雜弦-2組-即「TOE宇宙五M宙弦圈」,右半邊中2組,

每組:8個TOE弦位元,內含5個陽極弦位元 及 3個陰極弦位元

TOE:O型雜弦分裂為:GUT-O型雜弦.

(以上:ⅠA型弦,ⅡB型弦,O型雜弦,ⅡA型弦,E型雜弦, 扣除Ⅰ型弦重複在左右陰陽二極出現,所以仍為五種M弦,即11維TOE宇宙大霹靂五種M弦)

11維維超重(引)力的「E8×E8’混成型雜弦」(TOE宇宙五M弦圈),再以一分裂為二的模式-旋轉分裂出二種「GUT大統一雜弦」,此即5.38×10^-44秒的時空起源分裂(見上分圖中-第7代「E₈×E₈雜弦」及「SO(32)雜弦」),分裂結果如下:

Ⅰ,左半圓以左旋分裂出:上圖左下方之「E₈×E₈雜弦」(GUT陰極宇宙弦圈),內含:

一.GUT-Ⅰ型弦. 二.GUT-ⅡA型弦. 三.GUT-E型雜弦

「GUT陰極宇宙弦圈」之後組成「Y膜宇宙」最後再大

爆炸(暴脹)成本陽極宇宙的双生宇宙-陰極宇宙(影子世界)

Ⅱ,右半圓以右旋分裂出:右上圖下方之「SO(32)雜弦」(GUT陽極宇宙弦圈),內含:

一.GUT-Ⅰ型弦. 二.GUT-ⅡB型弦. 三.GUT-O型雜弦.

「GUT陽極宇宙弦圈」之後組成「X膜宇宙」最後再大

爆炸(暴脹)成本陽極宇宙

(註1):11維時空即「十一維超重(引)力論」中,統一「宇宙4大作用力」:1引力,2強作用力,3弱作用力,4電磁力,的「超統一場」. 而前述26維時空中,未發生暴脹,而成為量子場論「緊化」的「16維-內秉空間」,除其中10維應為:双生的-陰極宇宙(影子世界),其餘6維則為更廣大而未知的:「超統一場」(見第五章圖一).

(註2):普朗克宇宙密度(Planck density),這是宇宙大霹靂5.38×10^-44秒時,本宇宙的最大質量密度,公式為:

ħ/C.m_pl4=C5/ħG2 =m_pm/m_pl³=5.1574×10⁹³g/cm³.(=2.893×10¹²⁶eV)

由5個常數算出: 1普郎克(角動量)常數ħ=1.0545887×10^-27耳格.秒.

2重力常數G=6.673×10^-8公分³.公克^-1秒^-1.

3光速C=2.99792485×10¹⁰公分/秒.

4普朗克質量m_pm=2.1768×10^-5公克

5普朗克長度m_pl=1.616×10-33公分

故本宇宙最大極限質量約為:5.1574×1093g(=2.893×10¹²⁶eV)