[转帖]真空能暗物质从高歌到常进有教材和实验

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真空能暗物质从高歌到常进有教材和实验
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我们认为真空能、暗能量、点内空间、暗物质、冗余编码、大量子论、弱力能源等概念，有等价性的一面。北京航大高歌教授也把这些问题联系了一部分。有采访高教授的人问：“有没有这方面的教材呢？” 高歌教授说：“基本上没有，还没有纳入到我们的教科书，但是国外有一些比较系统的文献”。 但我们要说：高教授下面谈的一些研究心得，都很对，但他还没有想到中国科技城已经出版了两部真空能、暗能量、点内空间、暗物质、冗余编码、大量子论、弱力能源等方面的研究教材，而且暗物质的实验研究已有了中国常进方法。
一、高歌教授对真空能、暗能量的清楚认识
1、高歌先生说：二十一世纪的科技有很多的变化，物质观发生了变化，真空观发生了变化。过去我们认为真空是什么都没有，但是现在我们认为真空是物质的凝聚态，李政道先生就认为真空是物质的凝聚态，而且认为真空里蕴含很大的能量，是一个能量海。这样在物理学的15个领域里，几乎遍布各个领域，都发现了真空能的存在，有了这样的观察现象或者是试验现象。这些物质观、真空观，还有宇宙观的改变，实际上这就是涉及到我们所有的人类自然科学，也包括了人文科学，因为整个的宇宙观、物质观都改变了，科学研究的方法、观点不跟上行吗？
       现代科技如果从牛顿算起，到现在是400多年了，现代科技研究了宇宙物质的4.4%，那大头还没有研究呢，如果我们去研究那个大头的话，如果我们对它有所理解和掌握，我们把它作为一种材料，或者是一种能源提取出落，那么人类的科技就会进入更新的纪元。我说新纪元，我个人认为人类的科技、人类和动物有所区别，第一个区别就是我们会使用火，火是人类原初的动力。然后就是蒸汽机了，因为蒸汽机，人有了自然界的动力，来代替人的体力。从蒸汽机到现在，动力发展很快，信息技术发展也很快，但是我认为，整个的这些都是属于机械力来代替人力，是这样的一个纪元。如果我们再进入暗物质、暗能量的研究领域、研究新时代，就是人类文明的第三个纪元。真空里存在着暗物质和暗能量，暗能量太吸引人了，我们现在只知道利用化石燃料和核能，当然还有更低级的烧木材，更高级的能源有没有可能存在呢？我们回忆一下李政道先生说的一句话，他说真空是能量海，存储着无穷无尽的能量，这对我们难道没有吸引力呢？如果这个能量能够提出来，为人类所使用，人类就可以摆脱现在的能源危机了，石油就不可能再涨到147美元一桶，有可能跌到10美元以下，像七十年代只有2美元一桶。
　　我们谈真空能，首先要打破一个传统的概念。传统的概念认为真空是什么都没有，一个密封的容器把空气抽干净，这就是真空，真空里怎么有能量呢？如果我们用经典的观点来看待的话，可能很不容易理解。但是实际上2001年在英国举行了一个场推进国际会议，在这个会议上美国科学家提出来，真空能的提取和利用，使得二十一世纪有可能变成真空能的世界，而二十世纪我们知道最先进的能源技术是核能，所以说二十世纪是核能世纪，二十一世纪是真空能的世纪，那就是要从真空中提取能量，为人类使用。
　　2001年以真空能为主要议题的场推进国际会议上，就已经提出来五年之内就有可能造出真空能发动机，从2001年计算起到06年，恰好是五年的时间，做出来了没有呢？真的是做出来了。在这个方面首屈一指的是匈牙利的科学家，他们在2006年8月对世界公布，他们第一台真空能发动机开始发电了，他们邀请了美国的几位物理学专家，都是非常世界知名的物理学权威了，去非常仔细的考察了他们的装置，每一位专家还签署了法律文件，这些法律文件都已经在网上公布了，为什么呢？就是要打消人类把他们看作伪科学，或者是不相信的疑虑。
　　到了06年12月份，南非研制成功了300千瓦的真空能发电机，后来德国人反应很快，就把这台装置连专利一起购买了，在去年，也就是2007年把南非研制成功的这一台真空能发电装置在慕尼黑展览，展览的目的也是想告诉世人，新的能源曙光已经出现了，大家应该关注真空能。当然如果你不看书不看报的话，可能会怀疑真空能是什么，真空里什么都没有，哪儿会有能量呢？实际上现在物质观和宇宙观结合起来，会得出什么样的结论呢？真空实际上是一切物理现象的基础，我们整个的物质基础就是从一个真空态、信息态的宇宙演变过来的，我们的来源、我们的一切都来自于真空，那就是说我们的一切物理现象都和真空发生反应，里面都有真空的参与。从这个认识出发，那就是说我们物理学上的很多传统的规律、经典的规律，二十一世纪量子力学等等所得出来的结论，整个物理学的领域在二十一世纪要经受新的考验，去伪存真，经历了这样的过程，人类的科技水平会有一个巨大的飞跃，这个飞跃就是从已机械自然力代替人力，而跃居到更高的自由王国，就是我认为人类文明的第三个新纪元。
　　现在中国从事这方面研究的科学家相对比较少。北京航空航天大学的江兴流教授是一个著名的理论物理学教授，曾经在欧洲工作很多年，非常有经验的理论物理学家，他在真空能方面的研究，可以说在我们国家是最早的，而且他也是大声的疾呼，写了很多的文章，一方面在进行研究，一方面也是向国人推荐真空能研究的意义和价值，也做了科普工作。另外一个方面，像我们在国外的一些卓有成就的华裔科学家，像是丁肇中、李政道，特别应该提到诺贝尔经济学奖得主李政道先生，他每次回国都大声疾呼要抓住这个难得的契机，研究暗物质、暗能量和真空能，据我所知李政道先生现在研究的主题就是真空能。李政道先生05年在清华大学做过长篇报告，他也会人民大会堂做过长篇报告，他可以说是华裔科学家为了唤起中华民族的觉醒，这个觉醒是科技方面的觉醒，因为这个新的领域开始研究之后，我们世界各个科技大国、各个民族，实际上是处于同一条起跑线，如果我们抓住了这个契机，我们就有可能赶上去，甚至是走在前列。如果我们再按照过去的思想，什么都是等着西方人研究好了，我们跟着西方人的研究潮流在后面跟踪、仿制、测绘，如果是这样的话，我们的落后是无可置疑的。
　　2、高教授说，对真空能这个崭新领域的研究，在真空中存在能量要说起来，最早是由交流电机和无线电发明人泰斯勒发明的，他说多少代之后人类将不再需要传输电能了，在宇宙空间里处处存在着能量，这些能量可以驱动我们的机器，他说的这个能量就是真空能，可以认为人类真空能倡导的鼻祖就是泰斯勒。后来在相对论的研究中，爱因斯坦的宇宙方程里实际上也是一个真空能的概念，但是对真空能究竟是什么，在物理试验中究竟怎么做出来，这是最近几年的事了，而且取得了各种各样的成果，也是最近几年的事情，这些成果有时是非常让人感到惊讶的。刚才说到的匈牙利、南非的科学家都在这个领域发出电了，中国的科学家也有做出来，但是还没有被社会舆论完全的接受。新的宇宙观、新的物质观、真空观等观念的涌现，就有可能引导二十一世纪的科技走到一个全新的领域里，我们知道从八十年代开始，科技的领头羊是生物、信息、材料，二十一世纪科技的领头羊肯定是能源动力，因为人类已经感到了能源匮乏的窘迫了。这次全球金融海啸一方面跟美国的次贷危机、金融管理混乱有关系，以及处理不好虚拟经济有关系，实际上跟能源价格失控，到了一个不堪想像的地步，所以是多方面的因素造成了金融海啸。既然人类受到了这样的一种压力，我们的科学势必更多把自己的研究方向倾向于新能源的研究，这方面我是非常乐观的，我根本不会想像说到2050年才解决人类的能源问题，实际上很可能短则五年、长则十年，新能源的涌现已经成为不争的事实，当然不会马上取代涡轮发动机，但是新的动力机组的出现被大家公认，我认为是在五年、十年时间内就会成为现实，这个时间是很快的。我们现在的航空飞机都是大气层飞行器，是吸气发动机，这些发动机还可以提高，再上一个层次，但是其中有一些热力学的基础已经基本定型，我这话是什么意思呢？就是在基础科学基本定型的情况下，还会有发展、还会有突破，但是不会有天翻地覆的突破，如果说有什么天翻地覆的突破，那就是以新能源代表的新型动力，美国已经把反物质发动机列为我们的三大科研绝密之一了。

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　　真空能发动机也有可能在今后几十年里登上历史的舞台，真空能发动机的出现就会出现泰斯勒所说的，他说在我们的周围空间任何一点都有真空能，取出这些能量就可以运行我们的机器。这方面的研究绝对不是永动机的研究，因为永动机有两大类了，第一类永动机是说不用能源，我们使用了新的能源，因此它不是第一类永动机。第二类永动机说是热机的效果不能超过卡耐循环，但是不管怎么样，很多新能源构成的动力装置，可能压根儿就不是热机，根本也不受热力学的约束。从这个角度来说，我们完全有可能研究出新能源。我记得李政道先生2002年来中国演讲的时候就说到，二十一世纪人类在宇宙学方面有三大难题，第一个难题就是宇宙对成破缺究竟是怎样造成的，第二个难题是暗物质、暗能量是什么，第三个难题是类星体的能源是什么，目前我们的探测手段已经看到在一百万左右的类星体，它发出的能量是太阳能的一万万亿倍，太阳能能量是核聚变，已经是人类知道的最大的能量释放形式了，那就是氢弹爆炸嘛。那么类星体发出的能量是太阳能源的一万万亿倍，那么类星体的性质是什么，它是什么反应。我们人类现在的科技知识还是很浅的，我们现代科技就只有400年，如果加上人类的文明史也就是五六千年吧，也就是这么长的时间，那就是说我们的科技，我们理解了科技、掌握了自然、运用自然规律，来为人类谋福利，这种科技手段也仅仅是四百年，四百年在宇宙长河里算什么，只是短短的一瞬间。随着时间的延续，人类的科技会更多的发展，能源问题一定会解决的，悲观主义是绝对没有道理的。
　  科学著作现在已经形成了一种模式，就是你提出论点，做试验，最后试验数据归纳，证实你的理论或者你的猜想是正确的，这样就完成了一篇标准的科技论文。但是这是一般而言，如果说你要搞一些全新的探索，你就必须要有新思想，新思想里包括了严肃的科学探索、分析，收集信息进行深刻的分析，探索新的原理，但是在这之前更重要的一步，就是你要长上幻想的翅膀，爱因斯坦说过没有幻想的民族就是没有希望的民族，科学需要有幻想。实际上我们看了很多关于天体物理、基本粒子的很多书之后，我才发现在这么严肃的科学领域里，也是充满了幻想的，各种理论模式五花八门的，这些理论方式的创始人都很有思想，与其说是思想，不如说很有幻想，因为只有有了幻想，你才会有新的思想概念引入，当然你去掉了一些虚幻的成分、不切实的成分，留下一些真实的宝贵思想，沿着这条路探索。如果有了新思想、新幻想，也有了新的概念，但是个人的能力不能验证全部的过程，我需要和科技的同仁们向全世界的科学家们，还有青少年朋友们、科技爱好者，分担我的这些新思想，里面有幻想的成分，也有严肃的科学思考，但是我个人的能力，我的生命，都不允许去完成全部的验证工作了。在这样的情况下，我觉得我把我的想法，对各种问题的想法都写出来，与大家共享，大家在研究工作中去掉它的糟粕、保留它的精华，这也是对科学研究的一种贡献。从这个角度上，我最后决定我把对很广阔领域的从天体物理、粒子物理、热机基础理论、暗物质、暗能量等等，还有新型发动机，包括反重力发动机、反物质发动机，还有气象、地震预报等等，五花八门，凡是我想过的东西，有些新的想法都写出来，与其写成严肃、呆板的枯燥无味的科学专著，不如写出一本为各个阶层、科技爱好者、科技工作者、学生以及青少年都可以雅俗共赏的书吧。我有一个理念，那就是在科学面前众人平等，如果你对科学有想法的话都可以去做研究，你是大科学家可以研究高深的课题，如果你是普通的工人、农民，也可以研究在你的生活、工作实践中发现的小问题，人人都可以有所前进，因为人就是有创造的思维能力，这种思维能力是与生俱来的，人人平等，都有这样的能力，所以我希望他们青出於蓝胜於蓝。
　　          二、暗物质实验研究的中国方法
早在上世纪30 年代，天文学家弗里兹.扎维奇率先提出了“暗物质”的概念。但在那个年代，并没多少人愿意相信这种“怪谈”。上个世纪70 年代，天文学家鲁宾终于在扎维奇的基础上，论证了宇宙之中的确存在着这种神秘的物质。目前，已知的人类可能抓住“暗物质”的手段总共有三种：其一是在加速器上创造出“暗物质”，并探测出来；其二叫做直接法，即在干扰源较小的地底深处，直接测量“暗物质”在探测器中留下的信号；第三种就是常进团队所尝试的寻找“暗物质”湮灭之后的证据。
    最先提出暗物质这一概念的弗里兹.扎维奇的解释是：遥远的星系团里有一些物质很独特，它们既不发散光，也不吸收光、反射光，它们对自然界的绝大多数“力”拥有免疫力，星系团似乎没有足够的可见物质可以将它们“捆绑”在一起。几十年后，美国天文学家鲁宾在此基础上，论证了“绝大部分星系都被‘暗物质’所包围着”。此后，科学家们证实：人类在宇宙中能看到的物质只占宇宙质量的5%，而95% 的宇宙由我们看不到的“暗物质”和“暗能量”构成。这些“暗物质”究竟是什么？如何捕捉“暗物质”？它们有什么物理特性？近一个世纪里，无数科学家们尝试通过各种努力，揭开这些谜团，但均未成功。科学家们称，如果能够揭开宇宙之“暗”的谜底，那么它对人类的意义绝不亚于牛顿的地球引力论和爱因斯坦的相对论。
    1、2008年11 月，《自然》杂志披露南京紫金山天文台空间天文实验室主任常进发现“暗物质”粒子湮灭的证据。其暗物质实验研究的中国方法：11月20 日，以常进作为第一作者的论文《宇宙电子在3000-8000 亿电子伏特能量区间发现“超”》发表在国际顶级学术期刊《自然》杂志上（注：“超”的意思就是观测到的高能电子流量超过理论预计的流量）。在文中，常进论述了“超”和“暗物质”之间可能存在的某种联系：或许是暗物质粒子湮灭产生了“超”（注：一对正、反粒子碰撞时，会同时消失而完全转化为能量或产生其他粒子，这种现象叫做湮灭）。评论普遍认为，该观测如果被证实，将是人类第一次发现“暗物质”粒子湮灭的证据。
     自中国科大近代物理系毕业以后，40 多岁的常进在紫金山天文台已经搞了20 年的天文物理研究。起初，常进的团队并不是以攻克百年来人类物理学的第一号难题——探测到“暗物质”为目的。1998 年，还在寻找研究方向的常进，突然意识到：虽然人类已经观测了大部分的电磁谱，从很长的射电波段到很短很高能的伽玛射线都已经被人类观测到了，但还有一些电磁谱，比如高能电子、高能伽玛射线，仍未被人类在很高分辨的情况下观测到。据常进介绍，“暗物质”本身很难被探测到，因为它们对自然界的绝大多数“力”拥有免疫力；因此，它们可以像幽灵一样穿过我们以及地球。可喜的是，“暗物质”湮灭时产生的稳定粒子如电子、正电子、反质子和伽玛射线可以被观测到。这也就意味着，观测高能电子或伽玛射线，能反证“暗物质”的特性。但观测宇宙高能电子也是一件非常困难的事情，因为它们的流量非常微弱。研究者只能借助高性能的设备，才有可能观测到。而高端探测器都造价昂贵，今年上半年，美国宇航局发射了大区域伽马射线空间望远镜，专门用来观测可能由“暗物质”撞击造成的伽马射线，造价高达6 亿美元。一筹莫展的常进了解到，1997年，美国宇航局在南极成立了一个名为“ATIC”（ 先进薄电离量能器）的科考项目，用来观测宇宙线（一种来自宇宙中的具有相当大能量的带电粒子流）。和高能电子、高能伽马射线相比，宇宙线的流量要比它们大成百上千倍，也容易观测得多。
通过研究，常进和他的团队发现，“ATIC”其实还可以用来观测高能电子。于是，他们向美国科学家提出建议，把观测高能电子也增加到“ATIC”项目中。通过一年多的计算、实验，最终，美国科学家接受了常进的建议。1998 年，常进作为中国科学家加入这一项目组。2000 年底至2001 年初，经过改造后重达两吨的ATIC 观测设备在南极升空，并在离地面３７公里的高空完成了人类对高能电子的首次成功观测。此前，科学界普遍认为，高能电子来源于超新星遗迹，并建立了太阳系高能电子流量模型。但在ATIC 的第一次观测结果中，常进发现：高能电子流量在3000-8000 亿电子伏特能量区间远远超出了模型预计的流量。难道说宇宙高能电子还有别的“起源”？或者是仪器出了问题？为解除疑惑，常进和他的团队花了一年多时间认真检查仪器，结果是：实验仪器一切正常。2002 年底至2003 年初，常进他们用改进过的仪器再次做“长周期气球”实验。这次的飞行同样很顺利，并获得了更多翔实的数据。分析结果发现，第一次观测到的异常流量居然又出现了，也就是说高能电子的“超”确实存在。究竟怎么回事？“是什么产生了这个超”？当时，包括常进自己在内，课题小组的成员谁都没想到是“暗物质”。为了进一步证实研究结果，此后的几年中，常进与他的合作者在不断改进设备和观测方法的基础上，又在南极进行了３次观测（其中１次因气球漏气失败），结果均与第一次观测吻合。
2、经过近10 年无休无止的数据分析，常进终于发现了那些“超”的来源。从观测的数据中，他猛然间联想到了“暗物质”。世界上的物质都有反物质，当一个物质遇到一个反物质的时候，两者都会被摧毁，由此产生巨大的能量。但是暗物质非常独特，它的反物质就是其本身，如果两个暗物质粒子发生碰撞，那么就会产生稳定的粒子如电子、正电子、反质子、高能电子及伽玛射线。如果能够监测到暗物质粒子碰撞后产生的物质，如不明高能电子，这就间接证明有暗物质粒子，并可以研究其物理性质。发现了这个秘密，常进立刻将其能谱流量与目前“暗物质”理论预言的粒子模型相验证，而验证的结果就是两者基本吻合。此外，这一数据也与欧洲、俄罗斯专门用于寻找“暗物质”粒子湮灭证据的磁谱仪探测器所得到的结果吻合。一切都表明，这些不明高能电子将极有可能是暗物质粒子湮灭时所产生的“罪证”。
     在人类寻找“暗物质”的进程中，最引人注目的莫过于欧洲人历经10 年、耗资60 亿法郎建造的大型强子对撞机LHC。科学家们通过这一对撞机，再现一个迷你型宇宙大爆炸。而对撞后的结果之一就是产生出一组可能是“暗物质”的超级粒子。今年9 月，首次对撞实验失败，LHC 重新运作的时间表将延迟至2009 年。2000 年，在意大利大萨索山脉附近的一个地下实验室工作的意大利科学家声称，已经用直接法探测到一个“暗物质”信号。但这一断言并未得到科学界的广泛认可。如今，尝试“第三条道路”的常进团队，通过探测“暗物质”产生的可见物反推“暗物质”的特性，终于取得了突破性的发现。
     当然对于常进的发现，科学界也存在不同的声音。美国科学院 Youself M. Butt 博士认为，“ATIC 实验的结果，有可能是因为目前的观测无法排斥特殊天体源，如脉冲星、微脉冲星、黑洞等造成的。”美国费米国家实验室的著名学者Dan Hooper 博士则表示，“ATIC 实验的结果虽然可以有多种解释，但常进的‘暗物质’湮灭绝对是最性感的。该结果同时暗示宇宙的确存在着额外维，这简直令人欣喜若狂。”   （Email:y-tx@163.com）