跨越界限之恶棍列传（5）

（题图：达利，记忆的框架）

接上回，继续“恶棍”列传。

理论物理学通常不解释什么是（what is）物理事实，那是哲学的功能，它把物理事实作为框架接受下来，并解释是如何（how）运转的，并在一种受控研究（实验）之中去验证它。主流物理学是限制“how”的自由度的，虽然到现在已经改进许多了，但理论反应了实在的结构这种基本假设仍然时不时显露出来，如同神谕一样，这很可能就是做数学的对做物理的颇具微词的原因。戴维多伊奇《真实世界的脉络》：外部已经有了这样一个神谕，即物质世界，只要我们用正确的方式问它（即实验），它就能够告诉我们任何可能的结果，尽管有时候用我们要求的形式来给出描述很不现实，而且，神谕仍不能对得出的结果做任何的解释。

当然，缺乏具体构造的前提下，是否承认存在性，也是一个纯粹的哲学问题。考虑这种构造以及它与框架之间的映射，我称之为frameworkgenesis。时空的几何结构包含了一个事件引发另一个事件的信息，这就是时空的因果结构。爱因斯坦会说：现代科学建立在形式逻辑和因果律之上。所以，时空发生学spacetimegenesis并不一定比frameworkgenesis发生学更为根本。

19，呆萌系Dymaxion富勒

（呆萌系“恶棍”富勒 from blank on blank，The experimenters）

呆萌系Dymaxion这个词是富勒Richard Buckminster Fuller造的一个词，dy表示dynamic，max表示maximum，合起来就是Dymaxion，我翻译为“呆萌系”，意思是“用少的…，作最多的…”（比如用最少的能量，做最多的现实），这个词用来描述所谓的富勒方法，据说，这个词包含了技术与人类生存的思想。

呆萌系“恶棍”富勒最出名的发明就是这个富勒球（或者昵称Bucky巴基球），

（富勒球原稿，Synergy，不能根据局部的性质预测整个系统的行为，即整体大于部分之和，或复杂系统必有突现特性）

（Fuller，1964年Time杂志封面，其中还有他一些发明，呆萌系能量球、呆萌系车、呆萌系房、呆萌穹庐Geodesic Dome、塔状的是4D tower home）

（1967年蒙特利尔世博会）

（Buckminster Fuller and Shoji Sadao Dome Over Manhattan, 1960）

（Fuller, 4D time lock，不可理解的富勒著作，长句、生造词，不断扩展的、扩展的……想象）

（Así fue como llegó al concepto de la Torre 4D）

呆萌系“恶棍”富勒是一个传奇人物，可以参考Sam Green《The Love Song of R. Buckminster Fuller》（他有一个TED演讲），或者是更早的1974年的纪录片《The World of Buckminster Fuller》，有本同名的书。这里就不详细探讨，传说他跟克氏一样，有过一次顿悟（克氏是修拙火，他是投湖自杀），听到一个“神谕”：“我听到冥冥之中有声音对我说，你没有自杀的权利，你不属于你自己，而属于整个宇宙”。天才就是天才，确实跟戴维多伊奇和我们的不一样。

现代足球的形状，实际上就是呆萌系“恶棍”富勒的平衡能量球，也是C60（富勒烯Fullerene）形状，由20个六边形、12个五边形、60个顶点构成。不知道有多少人注意到过足球的表面不全是六边形，其中混杂有一些五边形。欧拉在1752年给出过一个简单公式：一个多面体的顶点数V加上它的面数F，等于其边数E加2。基于欧拉公式，当推广到任意球形多面体结构的时候，我们就会发现，如果都是六边形的面，欧拉数学公式的两端永远不会相等，球形多面体无法封闭。如果封闭，至少要加入3个以上的五边形。但加入的五边形如何能形成稳定结构呢，实际上很简单，即任意两个五边形不相邻，如下图：

（富勒的平衡能量球，黑色的为五边形）

一开始科学家们都寄期望于完美的六边形网，1982年代达罗斯猜测（《代达罗斯的发明》），石墨网要进行翘曲和变形才能闭合成球，这些缺陷，很可能就是五边形。罗伯特科尔、哈罗德沃特尔克罗托、理查德斯莫利因为富勒烯的分离获得了1996年的诺贝尔奖。汤普森（Thompson）在1917年的书《论生长和形状》中也描述，自然界有一种叫做放射虫的单细胞微生物，它的外骨骼似乎都是六边形构成，但仔细观察，并非如此：

奇怪的是，仅有六边形的面无论如何也形不成封闭的结构，正如欧拉告诉我们的那样。不管是完美六角对称的Aulonia，它们的结构都不是像我们想当然认为完全是由六边形面构成的。在它们的结构中，六边形确实占据着主角，但是还必须具备一定数量的其他类型的表面。如果我们仔细观察Carnoy精心绘制的插图，就会发现，在他的网状组织中，也有一些五边形的面。Haeckel也提到，在他绘制Aulonia Hexagona的素描中，你可以在六边形中找到一些五边形或者四边形。一一汤普森（Thompson）《论生长和形状》，引用自吉姆巴戈特《完美的对称》

一般认为蜂巢是自然之中最完美的结构。典型的蜂巢是分层的塔状结构，每一层是六边形的柱状体，一端封闭，一端开放，截面是六边形的网，

误解为六边形的球状体就太不应该了，

（Rebecca Asquith设计的Nectar系列）

这种六边形的网是不能封闭的，但可以作为单层结构／管状结构，用于强力的薄膜材料和电池、芯片等

（石墨烯，2010年，Geim、 Novoselov因为2004年石墨烯的分离获得诺贝尔奖，其遵循狄拉克方程运动的Klein Tunneling效果在1929年就发现了）

从应用的角度来说，富勒球更可能是能量场，或者能量储存（参考本文后面几节），并非实际的建筑结构，至少在行星文明中。目前最重要的也不过是在理论和认识方面跨越界限的引导作用。J.Ambjrn、J.Jurkiewiczb、R.Loll就建立了一种Causal Dynamical Triangulations，因果动力学三角化，

（Monte Carlo snapshot of a typical universe，from J.Ambjrn、J.Jurkiewiczb、R.Loll 《The Universe from Scratch》）

其中使用的就可以认为是富勒方法，时空几何由大量的基本元素构成，这些基本元素看作是简单的构建材料，堆砌方法由一些简单的法则决定，看起来就像是小孩子搭积木一样。每一个量子时空都看作是一个前后连接的可能空间的序列，犹如世界时钟的一个个瞬间，而经典的三维空间＋一维时间，就从简单的规则突现出来（from 斯莫林《物理学的困惑》）。

20，民科之王加瑞特里斯Garrett Lisi

与呆萌系“恶棍”富勒相比，民科之王“恶棍”加瑞特里斯本人要呆萌许多。

（被搞笑的民科之王“恶棍”里斯，说他需要222个朋友帮助才能证明他的简单得像是冲浪的大一统理论）

民科之王“恶棍”里斯2007年发布了他的简单大一统理论，之前我看了一眼Ted的演讲，觉得太怪异，就没看下去，这里简单扒一下，以讨论frameworkgenesis，这一扒，才发现，民科之王“恶棍”里斯居然与我的思路惊人的相似，还真是民科啊。

首先，现代理论物理应该以高维几何为基础。民科之王“恶棍”里斯利用粒子之间的各种作用力，建立了一个8维的Lie Group实例，来研究粒子之间的对称性，以及预测新的粒子。基本思想是，现实世界只有在相互作用达到平衡的时候才可能发生，理论物理学就是告诉我们哪些可能发生，哪些不可能。

首先把强力和弱力（核力）映射到一个2维笛卡儿坐标系，每一维表示一种载荷（charge），两个轴分别为Hypercharge和Weak charge，通过电磁力导入2个新的维度，将亚原子的粒子映射进去，在这个4维坐标系中，粒子和反粒子相遇会产生能量，其中保持能量和载荷为0，就能保持平衡。到此为止，利用的还是量子力学的三种力统一的方法，很好理解，映射到4维坐标系中我不知道是否有人做过。

然后，民科之王“恶棍”里斯通过重力导入两个维度的载荷，将重力和量子力学结合起来（这实际上还不能说是统一），将粒子在6维坐标系中旋转，保持平衡。之后，根据1973年帕蒂和萨拉姆的粒子选择方法导入一种新的作用，形成1个新的维度。用这种方法，研究在7维旋转中保持平衡（对称）缺少的位置，这个位置很可能就是目前尚未发现的新粒子。

最后，民科之王“恶棍”里斯又增加了一种作用，形成8维坐标系（通常说8维空间），这样可以为每一个粒子设定一种不重叠的载荷值（还记得伟大identical particles的对称性应从一个更大的连续规范性导出的统一理论否？）。从一个对称轴看到所有的粒子，

（E8 root system，with each root assigned to an elementary particle field.）

转动它时，可以看到更多更美的图案。其中有20个空位，就是可能即将发现的粒子。真是很有意思的研究方法，民科总是有些出人意料的想法。既然闵氏可以发明闵氏空间几何，不妨把这个8维结构称为里斯空间，里斯空间的几何称为里斯几何。不过，如果把它称为大统一理论，就过誉了，民科之王“恶棍”里斯遇到最多的批评都在这里（最犀利的批评是数学上的缺陷），它只能说是一种研究方法，而不是一种理论。不过他比谦虚“恶棍”Wolfram（第13节）要谦虚得多，他是这么说的，每一种理论都是一种探险，跟他喜欢的冲浪一样，都是失败的居多。要是能够成功预测那些尚未发现的粒子，那有多棒。新的理论就像新的公司，失败之后，总是情感上难以割舍，但在科学界，如果没有用，就要丢掉它，再试试别的。

我说民科之王“恶棍”里斯提出的只是一种研究方法，实际上，它不能提示和解释什么，顶多从另外一个角度佐证了呆萌系“恶棍”富勒的宇宙是用少的能量，建立多的东西（用少的…，作最多的…）的原则，一种宇宙构建的经济原则，多维单形比其他种类的结构更经济。

我们也可以用同样的方法构造魔法理论。我们首先选取最典型的Wiccan体系作为基底，将Gerald Gardner的Witchcraft Today（1954），Aleister Crowley的Magick in Theory and Practice（1929）和Book of Shadows，将能量魔法统一在四个基本的维度，风火水土，

4维分别称为仙女维、蝾螈维、水仙维、地精维，将各种不同的魔法排列到4维空间中，并通过映射到2维平面上，如上图（实际上映射到平面的符号，应该尽量只用三角形、圆形，因为伽俐略说过，自然展示在我们面前的书，是用数学的语言，由简单三角形、圆形等组成，by 里斯方法）。接下里，虽然Kleister Crowley也解释精神魔法，但我们根据Franz Bardon，引入一个维度，统一精神魔法和能量魔法，来代替传统的以太。

接下来引入治疗术，治疗术是两个维度，一个是MP、一个是HP，

我们就得到7维的魔法空间，最后，由于Aleister Crowley、Gerald Gardner其中的sex magic都被删除，我们将引入最后一个相互作用的维度，使得其中的每一个魔法都有一个单独的数值，将所有魔法在这个由E8实例组成的8维空间（请命名为只说空间）之中旋转，利用其中对称性的空位，就可以找到我们迄今为止还没有发现的魔法。

另外，民科之王“恶棍”里斯还用珊瑚群里面的一只珊瑚来举例，说是个体和群体的组成，这些珊瑚的个体组成了一个整体，珊瑚分裂成不同的个体是再自然不过的事情了，与我讨论过的发生学的结构很相似，这个结构既Stand Alone，又Complex（参考《Stand Alone Complex》文章，公众号imsayonly中回复70获得文章），我认为这个结构是一个就是一种基本的发生框架，从微小物质到宏观生命，广泛存在。不过民科之王“恶棍”里斯解释说，现实和珊瑚一样，也是不同可能性的分化，个体和群体的complex的解释，稍后详细讨论，民科之王“恶棍”里斯的解释其实是平行世界的解释（参考第15节平行世界和Mwi）。

（薛定谔的猫和多种可能的薛定谔，民科之王“恶棍”里斯设计的一个搞笑段子，不过他太紧张没讲好）

21，加维卡鲁扎

在第16节讨论了两个重要的套路，数学为尊和对称。这里我们探讨现代理论中两种重要的方法。这两种方法，也是frameworkgenesis框架发生学中的重要方法，发明者都是卡鲁扎。第一种就是，增加维度，所以卡鲁扎名号就叫加维“恶棍”。通常引入一个高维以解决相互作用统一的思想，归于加维“恶棍”卡鲁扎，即用增加物理维数的办法，可以达到引力与其它力的统一（1926年在四维时空增加一个维度统一引力和电磁力到一个方程），或者是克莱因（Oskar Klein，不是第6节名字算什么“恶棍”庞加莱的竞争者德国数学家克莱因，而是石墨烯克莱因穿隧那个Klein），即当宇宙被压缩到一个非常小的程度时（紧致维），过大的维数是不可测的。到了如今，加维这一个方法已经成为了一种万灵药，但不是像民科之王“恶棍”里斯那样把引力和其他力放在不同的维度上，而是进行更深层次的统一，弦论就增加了6个紧致维，使得时空增加到10维，魔法师“恶棍”威滕还增加了第11个维度，为了解决几种弦论不统一的问题，哈佛美女教授LisaRandall增加了一个额外的大尺度维度（Large extra dimension，参考《弯曲的旅行》）。

加维“恶棍”卡鲁扎的另一种重要的方法，即否定实在性。在1919年间，他就发明了一项理论，将爱因斯坦解释重力的方法，应用到解释光和电磁波，即光波是较为复杂的时空扭曲结果，如同宇宙结构中的波纹。不过，他的理论，并未受到重视。因为当时物理学出现了新的分支，一个质疑一切的的新分支：量子理论。所有的物理学家都将注意力转向宇宙中的某些最小物质。直到数年之后，费曼建立了量子的统计理论之后，驯服了微妙而混乱的亚原子世界，物理学家才转过身研究微小宇宙与宏观物质之间的联系，重新想起加维“恶棍”卡鲁扎。卡鲁扎的方法启发了圈量子理论和弦论。

传说，加维“恶棍”卡鲁扎自学游泳，只读了一本介绍游泳理论的书，

（卡鲁扎：my pantheon of heroes，from 黑洞“恶棍”霍金《大设计》）

就对实际应用理论毫无畏惧，所幸他对游泳的理论了解的相当透彻。

（飞跃入水）

22，热时间康尼斯

那么，按照加维“恶棍”卡鲁扎提示的方法，接下来是不是应该假设，时间也是一种时空扭曲。

本节部分思想参考Carlo Rovelli《假如时间不存在》、彭罗斯《通向实在之路》、Amanda Gefter《时间是幻觉吗？》，错误的请归于我，偶尔正确的，请归于他们。Carlo Rovelli在书中也强调了理论假说和已验证理论的区别，所以，本节属于假说，请不要误解。另外，卡洛罗威利Carlo Rovelli本身也是热时间论文的共同发明者，恶棍列传中只提了康尼斯（Alain Connes，发明非对易几何的康尼斯），是文体限制，并非故意忽略他的贡献。Carlo Rovelli是意大利的物理学家，他师从过克里斯、Abhay Ashtekar、斯莫林、Ted Newman、彭罗斯、惠勒，罗马当时也是一个研究中心，Carlo Rovelli不像斯莫林，不太囿于门户之见，是理论物理学界的交际花。

思想家对时间有过很多的假设，是一种实在，时钟是时间的测量，正如尺规是空间的测量，正如语言是世界的测量，或者是均匀的事件（NF Ramsey，atom clock），或是记忆的方向，或是一种中间量，正如力也是一种中间量，正如群体也是一种中间量。但这些假设都偏哲学化，与海德格尔“澄明”区别也不大。Carlo Rovelli一直困惑于量子理论的无时间性，又不满足于时间是概率的解释，他与斯莫林一样，“我愈来愈相信，时间的问题既是量子引力理论，又是宇宙学的关键”。有一天，Carlo Rovelli去了剑桥的牛顿学院，巧遇了热时间“恶棍”康尼斯，酒过三巡的时候，提到了时间的问题，热时间“恶棍”康尼斯过来说：“我倒是有个表述时间的想法，不过谁都没把它当回事”，解释了半天，Carlo Rovelli也没明白，于是拿出了之前准备发表的研究论文，两个人一研究，发现两个解释方法虽然不一样，但从数学体系来说，Carlo Rovelli是康尼斯的一个特例，于是结合双方的观点，发表了一篇文章，就是后来的Classical and Quantum Gravity。其中设想，就像一大群分子形成了温度一样，时间也是我们对于现实（空间的感知）一种统计的结果，对世界统计描述的一种认识。

那么，对于世界不同的描述存在不同的时间流，存在着“事件视界”。观察者所在的时空，决定了他的世界，得出本征时间，热时间假设预言观察者本征时间和统计时间的比值，此种比值就是测量到的温度，即昂鲁辐射（Unruh effects），与此相比，黑洞的视界，以及其霍金辐射的温度，是它的一种特例，而且计算结果也一致，佐证了数学上的合理性。通过热时间“恶棍”康尼斯导出的温度与霍金辐射的温度一致。

基本思想：

－广义相对论与量子力学的在时间概念上冲突。解决这个冲突的方法是建立一个没有时间概念的量子力学，然而再去观察它是否可以与描述宇宙的广义相对论相协调。

－广义相对论认为时间是宇宙的固有的一部分，可是不同的观察者具有不同的时间。如果把宇宙看成是一个整体，时间就不再是一个流。

－量子力学认为时间外在于宇宙。宇宙演变的波函数演变由外部时钟保持。

－热时间假设：量子力学可以重新在时间无关的前提下重新建构，所以在量子尺度的微观世界里，时间就不再存在。

－采用这种方法，时间是通过可见宇宙的统计平均而涌现（突现）的，这同分子运动的平均产生温度相类似。

Carlo Rovelli本身的思想是从空间的非实在性的认识之中导出的，源于惠勒的时空泡沫（时空在极小尺度是一种浮动的泡沫，即时空泡沫一一惠勒）、彭罗斯的spin-networks，他统一称之为spin-foam，自旋泡沫。空间如同亚里士多德、笛卡儿所讨论的一样，不是一个存在的实体，而是事物之间的关系，它实际并不存在，只有一种场，这种场替代了牛顿的盒子式的空间（被Carlo Rovelli誉为爱因斯坦最伟大的发现），它与电磁场完全一样，可以移动、波动、弯曲，并遵循爱因斯坦方程。

23，结语

最后，回到只说版本的时空发生学spacetimegenesis（第16节），这种发生学试图使得我们相信，空间＝能量（场），在此基础之上，建立解释世界的框架，称为框架发生学frameworkgenesis，有能量利用原则，经济原则，以及解释方法，增加维度和否认实在。

接下来，探讨一下complexgenesis？

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