2020年10月14日,一篇關于室溫超導的論文登上了《自然》(Nature)封面,引發轟動。論文顯示,研究人員觀察到一種氫化物材料在超高壓下產生了室溫超導現象,實現溫度在15攝氏度左右。
多位同行對于這一發現給予了高度評價,認為這是人類第一次發現室溫超導現象,是“一個里程碑”。
圖|雜志封面(來源:Nature)
于是在2021年1月,曾經預言“簡并氫可能存在并具有超導電性”的中國學者劉敦鈺,在《中國高新科技》雜志2021年第02期(總第86期)上,發表了一篇名為《“簡并氫可能存在并具有超導電性”及室溫超導體的實驗研究》的論文。
該論文一經發表便引起了熱議,大家驚訝地發現劉敦鈺在17年前提出的“簡并相超導理論”可以合理而科學地解釋蘭加·迪亞斯團隊的實驗,為該實驗提供了理論依據。
圖|雜志封面(來源:中國高新科技)
事實上,早在2004年,劉敦鈺便在其專著《尋找自然的終極解釋》一書中,提出的一種全新的超導理論——“簡并相超導理論”及其超導微觀物理機制。根據這一理論和機制,劉敦鈺提出了“簡并氫可能存在并具有超導電性”的預言,以及“對金屬氫施加超高壓”的實驗建議與應用簡并超導技術合成室溫超導材料的方法。并且,如果將劉敦鈺提出的實驗建議與羅切斯特大學蘭加·迪亞斯團隊進行的實驗進行對比之后,大家可以發現大體內容基本相符:
(1)17年前劉敦鈺只能從理論上建議對金屬氫施加超高壓,還不能給出具體的施加壓力的數據,而在上述羅切斯特大學蘭加·迪亞斯團隊的實驗施加的壓力約為地心壓力的70%,這的確是超高壓。這一點正符合劉敦鈺實驗建議的第一個要素——超高壓。
(2)劉敦鈺提出的實驗建議選用被施壓的材料是金屬氫,而在上述羅切斯特大學蘭加·迪亞斯團隊的實驗選用的材料是金屬般的固體氫,實驗中他們給氫加入碳和硫,目的是能降低制造難度。這一點也基本符合劉敦鈺實驗建議的第二個要素——金屬氫。
羅切斯特大學蘭加·迪亞斯團隊的實驗發現在溫度約為15℃室溫狀態下測出超導現象。而劉敦鈺根據其提出的簡并相超導理論和應用簡并態超導技術合成室溫超導材料的方法,推斷合成正離子晶體(或合金晶體)室溫超導材料成為可能。
由此可見,紐約羅切斯特大學的蘭加·迪亞斯團隊的實驗可以直接證實了劉敦鈺在17年前(2004年)提出的“簡并氫可能存在并具有超導電性”的預言成立,同時也可以直接證明“簡并相超導理論”符合客觀性。
除此之外,劉敦鈺在其2004年所著的《尋找自然的終極解釋》一書中,還創立了引力、弱力、電磁力和強力這四個基本相互作用的超統一理論,并且可能有超過20個是諾貝爾獎級的科學新發現、新假設、新預言和新理論,歸納(摘要)如下:
一、證明了邁克耳孫—莫雷實驗的數學推導是錯誤的,即證明“以太”是可能存在的,所以使“以太”復活了,困擾物理界100多年的“以太”問題,也終于得到了解決。
二、創立“量子引力理論”、“量子弱力理論”、“量子電磁理論”和“量子強力理論”,并同時建立了“超統一理論”。
劉敦鈺所建立的“超統一理論”,其統一力定律可以把萬有引力定律、庫侖定律、弱力定律、強力定律這四個基本力定律統一起來。三種本原基本粒子假設的提出,不僅將四種基本力統一了起來,也將微觀與宏觀統一了起來,同時,還能把相對論和量子力學統一了越來。這一“超統一理論”幾乎能把大部分經典的物理學和現代的物理學統一越來。這是到目前為止,物理學上最完美的超統一理論。
其實,我們所看到的這個既神秘又美麗的宇宙,并不像人們之前所想像那樣復雜,那樣難懂。“超統一理論”實現了愛因斯坦的那個夢想——即“將宇宙中所有的力用一個簡潔的公式統一起來”。
三、根據“量子引力理論”和“量子電磁理論”,把萬有引力作用量子化和庫侖作用量子化后,提出了兩種自由空間的假設,還建立了超統一論的“基本模型”,并通過推理發現了宇宙兩大定理。
1、兩種自由空間的假設:即原始宇宙由自由暗子和光子偶素組成的自由空間,而光子偶素則由光子和反光子構成。
2、提出了“暗子、光子和反光子是三種本原基本粒子”的假設——或者說,這就是真正的“上帝粒子”。由此,建立了超統一論的“基本模型”,即:一切物質都是由“暗子、光子和反光子是三種本原基本粒子”構成的。
根據超統一論基本模型,宇宙的本原是很簡單的,構成物質的基礎也是很簡單的,并沒有標準模型所描述的那樣復雜。由基本模型可知,我們現在看到一切都是由這三種基本粒子構成的或者是由這三種基本粒子演化而形成的,我們看不到的宇宙中的暗物質和暗能量也是由這三種基本粒子構成的。由此可見,基本模型優于標準模型,而且更符合客觀性。
沒想到的是,這一超統一論的“基本模型”與中國古代老子的《道德經》第四十二章,老子的宇宙生成論有驚人的高度一致性,即:“道生一,一生二,二生三,三生萬物”。
3、宇宙兩大定理:即“有界定理”和“無界定理”。
(1)、根據“量子引力理論”發現了宇宙的“有界定理”:即宇宙初始是一個閉合放的、均勻的由自由暗子構成的有邊界的空間。
(2)、根據“量子電磁理論”發現了宇宙的“無界定理”:即宇宙初始是一個開放的、均勻的由光子偶素構成的無邊界的空間。
由此推斷:原始宇是由閉合的、均勻分布的自由暗空間和開放的、均勻分布的自由明空間構成的自由空間。
五、根據“量子引力理論”,建立了“量子引力場模型”——即“引力相維網模型”:由縱向的暗子鏈和橫向暗子鏈構成的量子引力場。當有一引力源落入均勻的自由暗空間時,那么這個自由暗空間里的自由暗子就像手拉著手一樣圍繞著引力源形成彎曲的引力相維網空間。當有若干引力源落入某一自由空間時,那么這個自由暗空間就會變成多彎曲度(或是波浪形)的引力相維網空間。
其實,引力相維網空間就是在三維空間的基礎上加一個力維度——即含有力的四維空間。也就是,引力相維網空間與含有力的四維空間是等效的。
六、根據“量子引力理論”及“引力相位網模型”,發現了引力的超距傳遞方式,提出了“剛性傳遞原理”和“非完全剛性傳遞原理”,解決了經典力學 “超距”作用的困難。
1、一把無限長的尺子——超距的剛性傳遞原理。萬有引力定律的近距或超距作用,可以用剛性傳遞原理解釋。
2、愛因斯坦所預言的“引力波”,可以用非完全剛性傳遞原理解釋。
七、根據“量子引力理論”,提出了“引力作用衰變的假設”: 在暗子簡并態下,任意相鄰的兩個簡并暗子之間產生一種相互作用,它們相互作用的結果是產生對稱的自旋,即成左螺旋關系的那個簡并暗子則變成基本中微子,成右螺旋關系的那個簡并暗子則變成基本反中微子。這就是,中微子的起源假設。
八、根據“量子弱力理論”,揭示了弱相互作用的本質:弱相互作用是由光子(或反光子)內質與中微子(或反中微子)交換能量引起的。弱力的基本介質是光子和中微子(及其反粒子)。在量子弱力理論中,還解釋了“弱相互作用力程短和特征時間長的原因”和“弱相互作用中對稱性破缺的根源”。
九、根據“量子弱力理論”,提出了超電子的假設,即:假定中子是由一個帶正電的質子和一個帶負電的粒子通過強相互作用而產生的,這個帶負電的粒子叫做超電子。由此可見,懷孕的質子——即是中子。
十、根據“量子電磁理論”,發現了電的根源:電是光子偶素極化的結果,即:電是由光子偶素極化而來的光子和反光子產生的,光子顯負電性,電量為一個元電荷,反光子顯正電性,電量也為一個元電荷。還發現了“單極電場線具有螺旋量子結構”,即:負電荷的電場線為左螺旋量子結構,正電荷的電場線為右螺旋量子結構。由此,揭示了磁的根源:磁是電荷自旋或電場(單極)旋轉運動的結果,從而進一步證明了“磁單極子”是不存在的。電磁力的基本介質是光子和反光子。建立了磁極定律和電阻率定律。在量子電磁理論中,發現了光的根源:波動光子是由光子與反光子相互作用產生的,揭示光的本質:“狹義上的光”所指的應該只是波動光子;“廣義上的光” 所指的應該是由波動光子和電磁波組成的。電磁波的基本介質也是光子和反光子。
十一、根據“量子電磁理論”,發現了“量子電磁場模型”,包括“靜電力相維網模型”和“量子電磁波模型”:
1、靜電力相維網模型:由縱向極化荷子偶素鏈和橫向極化荷子偶素鏈構成的量子靜電場。
2、量子電磁波模型:
(1)、正、負電荷碰撞(或偶極電荷振蕩)時產生的偶極無源電磁場——偶極量子電磁波。
(2)、電荷加速運動時產生的單極無源電磁場——單極量子電磁波。
量子電磁波的傳播,形象地說,光子與反光子之間的相互作用點(碰撞點)像是風箏的斷線處,不為0的外電磁場像是斷了線的風箏,能自由地向空中飄揚。
十二、根據“量子電磁理論”,提出了“簡并相超導理論”或“簡并態超導理論”。根據這一理論,研究發現了新的超導微觀物理機制,即在超導態下“超導自由電子氣”與“簡并正離子晶格”相對分離,不發生任何碰撞。或者,在超導態下,超導體內存在簡并態超導電子通道或簡并態負離子通道,超導電子通過簡并態超導電子通道或簡并態負離子通道時,不會與正離子發生任何碰撞。這一機制幾乎可以解釋已知的超導現象,如:零電阻現象、交流電下電阻不為零現象、原子的凝聚態現象、臨界溫度、臨界磁場、臨界電流、邁斯納效應、倫敦方程、第一類超導體和第二類超導體、常規超導體與非常規超導體等。研究還發現:低溫超導態和高溫超導態與室溫超導態的微觀機制是統一的;第一類超導體和第二類超導體的微觀機制是統一的;用降溫的方法和用加壓的方法使常態變為超導態的微觀機制是統一的;先降溫后加磁場和先加磁場后降溫使常態達到超導態過程的微觀機制是統一的;超導態下(超導體)的超導電子與常態下(導體)的自由電子是統一的。
根據這一理論,劉敦鈺還提出了“簡并氫可能存在并具有超導電性”預言,也提出了“對金屬氫施加超高壓”的實驗建議。
劉敦鈺17年(2004)前提出的“簡并態超導理論”和“簡并氫可能存在并具有超導電性”預言,也許被紐約羅切斯特大學蘭加·迪亞斯團隊的實驗(2020年人類首次發現室溫超導體的實驗)證明了。
十三、根據“量子電磁理論”,發現了原子的結構并非量子力學所描述的那樣是偶然性的原子模型,而是必然性的原子模型。量子力學的偶然性模型忽視了時間性問題,它所描述的偶然性的原子模型不符合原子結構真實的物理意義。經研究發現,原子結構的真實物理意義應該是必然性的。
原子的必然模型包括:(1)、拉莫爾進動的氫原子模型;(2)、螺旋進動的原子模型;(3)、打滾進動的原子模型。
不過,研究發現,從計算結果看,量子力學偶然性的時刻狀態數學模型與必然性的時間狀態數學模型應該是統一的。也就是說,量子力學所給出的偶然性原子模型,從數學的角度講是正確的,而必然性的原子量子模型才符合真實的物理意義。其實,偶然原子量子模型和必然量子模型是統一的。從而,很好地解決了近代物理學史上最著名的學術大論戰——“量子力學不完備的爭論”,即愛因斯坦和玻恩、海森伯、玻爾等人的爭論得到了很好的統一。
十四、根據“量子強力理論”,揭示了強相互作用的本質:強相互作用是由強電子爭奪它們之間共子內的束縛暗子引起的。強力的基本介質是束縛暗子。認為質子是由強電子偶素鏈蜷縮成的線球體或類線球體——即是鏈子,由此推斷人工制造出的“反質子”,可能是一種“贗反質子”,同理,人工制造出的“反中子”,可能是一種“贗反中子”。揭示了“強作用產生和強作用衰變”的實質,即:強作用產生的過程是把質量轉化為能量的過程,而強作用衰變的過程是把能量轉化為質量的過程,從微觀上解釋了愛因斯坦相對論的質能關系(即質能公式)。根據量子強力理論預言:物質與反物質是不對稱的。
十六、根據“統一力定律”,發現了其它三種基本力(即弱力、電磁力和強力)都源于引力,并且四種基本力(即引力、弱力、電磁力和強力)是統一的,宇宙的宏觀與量子的微觀是統一的。根據超統一理論預言:自然的順過程與逆過程的對稱性不守恒。
四種基本相互作用是可以統一的。也就是,它們的統一性主要表現在如下幾方面:它們相互作用的基本源是統一的;它們量子化的場是統一的;它們量子化的介質是統一的;它們的相互作用力是統一的;它們的產生和獨立形成過程是統一的,等等。
首先,從基本源方面看,四種基本相互作用都源于兩種不相關的基本源,這兩種不相關的基本源就是暗子和光子偶素。
第二,從量子化的場方面看,引力場、電磁場、弱力場和強力場都是可以量子化的,并且都可以用統一場來表征。
第三,從量子化的介質方面看,引力場的基本介質是自由暗子,電磁場的基本介質是光子和反光子,弱力場的基本介質是中微子和光子內質(或反中微子和反光子內質),強力場的基本介質是束縛暗子。由于自由暗子和束縛暗子同屬一種基本粒子;光子和光子內質(或反光子和反光子內質)同屬一種基本粒子;而中微子實質上具有波動性的暗子,在一定意義上講,它與暗子同屬一種基本粒子。又由于暗子和光子與反光子都是本原基本粒子,所以四種基本力量子化的介質是統一的。
第四,從相互作用力方面看,引力、電力(電力與磁力是統一的)、弱力和強力這四種基本力是統一的,這在統一力定律中已得到證明。
第五,從產生和獨立形成過程看,四種基本相互作用不是本來就有的,而是在自然的發展過程中,在不同的階段產生和獨立形成的,其它三種基本相互作用都源于引力相互作用,即引力是自然界的第一推動力,它是本來就存在的。
十七、建立了宇宙統一論,發現宇宙的本原是由兩種不相關的源組成,這兩種源就是暗子和光子偶素,它們是只與自身對稱的兩種基本粒子,這兩種基本粒子即是:暗子和光子。暗子的反粒子是它自身,光子的反粒子是反光子。暗子和光子偶素是不直接產生任何相互作用的。但是,由于暗子是單極子,所以任意兩個暗子之間只存在引力,而不存在斥力。而由于光子是偶極子,所以任意兩個光子(含反光子)之間不僅存在引力,而且也存在斥力。由此可以推斷:宇宙的本原是一個均勻分布的自由空間,它是由閉合的、均勻分布的自由暗空間和開放的、均勻分布的自由明空間組成的空間。從這一觀點出發,宇宙的本原屬于“明暗二元源”,簡稱“二元源”。如果把自由暗子比喻為陰性,把荷子偶素比喻為陽性,那么“明暗二元源”又稱“陰陽二元源”,或稱“雌雄二元源”。這與中國古代的“陰陽學說”或“太極理論”非常相似。
由此,建立了“宇宙的量子蛋模型“:量子蛋黃即是一個閉合放的、均勻的由自由暗子構成的有邊界的空間(即有界定理);量子蛋白即是一個開放的、均勻的由光子偶素構成的無邊界的空間(即無界定理)。
劉敦鈺所建立的宇宙統一論,從宇宙的本原時代,到宇宙誕生,再到宇宙大爆炸,以及宇宙的演化和終局,整個過程,統一定律都是適用的,每個過程的空間微觀結構與三種本原基本粒子都是統一的,也是自洽的。
十八、根據宇宙統一論,發現了宇宙大坍縮:宇宙的初態是靜止的、穩定的。因原始宇宙邊界上的自由暗子受其引力單向性的特點而向內坍縮,邊界以內的自由暗子也隨之逐級由外向內坍縮,從而使原始宇宙邊界以內空間的暗子分布的均勻性和穩定性遭到破壞,并使這個閉合空間中心區域的暗子密度和質量密度增大,這時,在宇宙的中心區域便形成較為密集的暗子空間。
由于宇宙坍縮是由原始宇宙邊界上內外自由引力子對稱性的自發破缺引起的,所以宇宙的第一推動力是引力。
二十一、根據宇宙統一論,發現大爆炸的起源:在第一黑洞里,因第一電磁作用產生,即有相對論正能解和負能解的同時存在(狄拉克方程的解),所以使光子偶素極化為光子和反光子。在奇點里,雖然引力作用衰變使暗子變成了基本中微子和反中微子,但是,它們仍然是不可分割的基本粒子。由于引力作用衰變是不可逆的,所以中微子和反中微子并沒有被湮滅掉,而是導致第一弱作用產生,使光子與中微子產生作用結合成電子,使反光子與反中微子產生作用結合成正電子。在簡并引力和簡并壓力的相互作用下,使奇點內的正負電子對產生湮沒效應。在簡并引力源強大的引力作用下,正負電子對湮沒時所放出的波動光子(光能量)無法逃逸奇點。在奇點內,由于有大量的正負電子對不斷產生湮沒。
二十二、根據宇宙統一論,計算出了宇宙的年齡:根據“量子引力理論”,計算出,從形成第一黑洞后到形成奇點,再到宇宙大爆炸所需的時間遠大于157億年;根據大爆炸理論,計算出從宇宙大爆炸開始至今大約為137億年;而從宇宙大坍縮到形成第一黑洞還無法計算出所需的時間,這個過程應該是漫長的歷程。由此推斷,宇宙的年齡遠大于300億年。
二十三、根據宇宙統一論,發現了“宇宙軟黑體的膨脹效應”,提出了決定宇宙命運的兩條定理,即:“光宿定理”與“宇宙瘦身定理”。根據這兩條定理得出了三個重要結論:
1、宇宙中的質量不可能全部被耗盡;
2、宇宙的光源也不可能會熄滅;
3、宇宙將永遠不會靜止。這意味著宇宙只有起點,沒有終點。
“統一物理”的創立,將給人類對大自然的認識又提供了一種新的科學理論,但它可能向經典物理學和現代物理學提出一些新的挑戰,也可能對宏觀的宇宙世界和微觀粒子物理世界出現新的認識上的革命,由此可能會引發一場物理學上革命性的爭論,從而將改變人們的宇宙觀和世界觀。
由此可見,中國自由學者劉敦鈺在物理學的迷宮里找到了經典物理通向現代物理之間的通路,并在此基礎上,建造了一座能同時容納經典物理和現代物理的超統一的物理大廈,也提供了一把或許能打開許多未解科學難題牢籠的原創科學統一新鑰匙。
翻開科學發展史,原創科學理論幾乎都來源于西方,很少發現本土中國科學家提出的具有革命性的原創科學理論。
然而,上述被紐約羅切斯特大學的蘭加·迪亞斯團隊的實驗證明了的“簡并相超導理論”,以及劉敦鈺在其2004年所著的《尋找自然的終極解釋》一書中,創立的超統一理論,可能有超過20個涉及諾貝爾獎級別的科學新發現、新假設、新預言和新理論,這些很可能就是原創科學理論。
為什么不被科學界發現,也不被權威機構認可呢?
很顯然,現在中國不缺科學原創,卻缺科學原創的伯樂。
為什么會這樣?其實從本質上來講,制約我國科學研究的,缺乏科學批判精神,更不敢否定科學權威,只熱衷于流行的科研方式——跟班式科研。
科學批判可以促進科學進步和科學發展,勇于探索和善于發現科學真理者必有敢于否定科學權威的勇氣。從劉敦鈺的研究成果看,他是少有的既具有科學批判精神也具有敢于否定科學權威勇氣的中國學者,這在中國現如今的大環境下顯得格外可貴。
跟班式科研的特點是:不去獨立思考學科內部的核心矛盾與突破方向,緊跟國際熱點,為大牌科學家的理論作無關緊要的修補,有一點成果便自稱“重大突破”、“國際領先”;或者緊盯幾本流行的科技刊物的研究,改頭換面、添油加醋也攢一篇發在影響因子很低的刊物上。
這種研究,作為研究生起步時學習與訓練還說得過去,但如果作為獨立工作以后還這么做,就很可悲了。更可悲的是,由于這種研究方式發文章快、“效率高”,其從業者甚至很快成為科研價值的評判者,并將“從文獻縫隙里找方向、以文章數量與引用為標準”等作為科研工作的正途。久而久之,那些課題時髦、文章多的人就大紅大紫、名利雙收,而那些研究真問題、做真學問的人反而成了孤獨的異類,甚至被打入冷宮。
簡單地舉個例子,我國學者要申請面上基金,就要證明自己在這個圈子里小有影響,就得有拿得出手的東西來證明;當學者要想去申請重點的時候,他就要拿出更多文章,證明他是這個圈子里能夠數得出來的幾個人了。總而言之,學者要想申請基金,就要有文章,要有比別人更多、更好的文章。
但是,只要是原創性的項目,就一定會和某些評委產生沖突。比方說異議項目拿到某個業內專家手里審,專家過去的工作證明這個杯子是圓的,學者卻說這個杯子其實不能夠用“圓”來形容,而要從另外一個視角來看——那專家本能地就會反感,本能的就會挑刺。但是學者假如說:老師說杯子是圓的,這個理論真的很偉大,但我想在這個基礎上看看它是不是嚴格意義上的圓、或者百分之九十九圓——這是個很有意思的問題。評委一看心情就很順,就容易打勾。
在中國做原創太難了。還是那句老話:千里馬常有,伯樂不常有。
2018年3月14日,英國科學家霍金去世,作為當代英國最杰出的科學家之一,英國用最規格的方式送別了這位偉大的科學家。
與此同時,中國媒體也沸騰了!有的報道稱:這是全人類的損失。各種“最偉大的科學家”逝世、“最聰明的大腦”離開了、“愛因斯坦之后的第一人”去世,等等不實文章流傳出來,估計連西方人都會目瞪口呆。
霍金一生的杰出成就有目共睹,但在前沿物理學領域,霍金的物理學成就并不一定是頂尖成果。如果要評選“愛因斯坦后的第一人”的話,中國自由學者劉敦鈺可能是比霍金更靠近愛因斯坦的人。
室溫超導是一個具有戰略意義的項目,劉敦鈺在《中國高新科技》雜志2021年第02期(總第86期)上,發表的《“簡并氫可能存在并具有超導電性”及室溫超導體的實驗研究》論文中,還提出了“開發室溫超導材料的研究方向”和“應用簡并態超導技術合成室溫超導材料的方法”,即:(1)合成單質(或單元素)簡并態金屬晶體室溫超導材料的方法;(2)合成多質(或多元素)正離子晶體(如合金晶體、陶瓷晶體)室溫超導材料的方法;(3)合成具有簡并負離子通道化合物室溫超導材料的方法。
如果有機構或企業支持劉敦鈺研究開發室溫超導材料,進行天使投資,很可能會引發室溫超導的技術革命,將成為繼“量子霸權”時代之后又一個“室溫超導霸權”的新時代,并載入科學史冊!