引力是熵力

引力熵力假说----掉进了数学陷阱陈新宇最近，全世界的理论物理学家都在谈论，荷兰弦理论家埃里克?韦尔兰德(Erik Verlinde)于2009年提出的引力是熵力的科学假说。

2010年1月6日埃里克?韦尔兰德在网上发表了论文《引力的起源与牛顿定律》(On the Origin[1]of Gravity and the Laws of Newton)。

其中他详细论述了这个新的假说，认为引力并非是一种基本力，而是熵力。

作为一个哲学研究者，关注理论物理的最新研究并非越俎代庖，我认为是十分必要的。

因为，理论物理学家早已经在哲学的地盘上经年累月的研究了多年了。

关于世界的认知，只能拱手让与物理哲学如果仅陷于语言学的无休止争论的话，学家了。

言归正传，下边介绍一下引力是熵力这个科学假说。

首先要知道什么是熵力?熵力是指由微观粒子运动产生的宏观力。

比如通常所说的气体的压力，其实就是一种熵力。

在Verlinde看来，描述一个空间最初的系统不是这个空间以及存在于这个空间中的物体，而是包围这个空间的曲面。

在这个曲面上，有一个微观系统，局部处于平衡态，所以曲面的每个局部都有一些自由度以及被这些自由度携带的熵。

当一个试验粒子在外部接近这个曲面时，曲面上的自由度受到这个试验粒子的影响从而熵起了变化。

当这个粒子完全融入曲面时，我们认为这个粒子本身也可以由曲面上的自由度描述了。

学过一些热力学或统计物理的人知道，当一个系统的能量增大时，熵通常也增大，所以粒子融入曲面后曲面上的熵增大了。

通过能量守恒我们得知，熵增对应的熵力是吸引力，即粒子总被曲面包围的空间部分吸引。

我们看到，热力学的后果就是万有引力～Verlinde向我们展示，牛顿的[2]万有引力公式以及爱因斯坦理论都可以通过统计物理加全息原理推导出来。

咋看之下，这个理论似乎很完美，但由于本人在大约六年前曾用哲学的方法探讨过类似的问题，所以一下子发现了该理论并没有逃出我当初无法回避的缺陷。

⼀⽂搞懂HMM（隐马尔可夫模型）什么是熵(Entropy)简单来说，熵是表⽰物质系统状态的⼀种度量，⽤它⽼表征系统的⽆序程度。

熵越⼤，系统越⽆序，意味着系统结构和运动的不确定和⽆规则；反之，，熵越⼩，系统越有序，意味着具有确定和有规则的运动状态。

熵的中⽂意思是热量被温度除的商。

负熵是物质系统有序化，组织化，复杂化状态的⼀种度量。

熵最早来原于物理学. 德国物理学家鲁道夫·克劳修斯⾸次提出熵的概念，⽤来表⽰任何⼀种能量在空间中分布的均匀程度，能量分布得越均匀，熵就越⼤。

1. ⼀滴墨⽔滴在清⽔中，部成了⼀杯淡蓝⾊溶液2. 热⽔晾在空⽓中，热量会传到空⽓中，最后使得温度⼀致更多的⼀些⽣活中的例⼦:1. 熵⼒的⼀个例⼦是⽿机线，我们将⽿机线整理好放进⼝袋，下次再拿出来已经乱了。

让⽿机线乱掉的看不见的“⼒”就是熵⼒，⽿机线喜欢变成更混乱。

2. 熵⼒另⼀个具体的例⼦是弹性⼒。

⼀根弹簧的⼒，就是熵⼒。

胡克定律其实也是⼀种熵⼒的表现。

3. 万有引⼒也是熵⼒的⼀种(热烈讨论的话题)。

4. 浑⽔澄清[1]于是从微观看，熵就表现了这个系统所处状态的不确定性程度。

⾹农，描述⼀个信息系统的时候就借⽤了熵的概念，这⾥熵表⽰的是这个信息系统的平均信息量(平均不确定程度)。

最⼤熵模型我们在投资时常常讲不要把所有的鸡蛋放在⼀个篮⼦⾥，这样可以降低风险。

在信息处理中，这个原理同样适⽤。

在数学上，这个原理称为最⼤熵原理(the maximum entropy principle)。

让我们看⼀个拼⾳转汉字的简单的例⼦。

假如输⼊的拼⾳是"wang-xiao-bo"，利⽤语⾔模型，根据有限的上下⽂(⽐如前两个词)，我们能给出两个最常见的名字“王⼩波”和“王晓波 ”。

⾄于要唯⼀确定是哪个名字就难了，即使利⽤较长的上下⽂也做不到。

当然，我们知道如果通篇⽂章是介绍⽂学的，作家王⼩波的可能性就较⼤；⽽在讨论两岸关系时，台湾学者王晓波的可能性会较⼤。

导读：国外学者用熵来解释引力，有道理吗？你如何思考这个问题？熵力是引力吗？你赞同这个思考吗？本章将带你来思考这一问题。

本章内容摘录自灵遁者科普书籍《变化》内容如下：《韦尔兰德引力学假说》一文旨在解决关于暗物质的问题。

在研究恒星与星系关系的过程中，我们发现引力的作用明显比预期要强。

在诸如银河系等星系的外部区域，物质旋转速度要明显快于可数的普通物质的旋转速度，比如恒星、行星或恒星际气体等。

左图为：韦尔兰德教授。

传统理论认为，这种不协调的现象可以用看不到的暗物质来解释。

长期以来，虽然天文学家付出了无数的努力，但暗物质粒子从未观测到。

近年来，天文学家又开始通过观测暗物质对我们能够看到的普通物质的引力作用来探测暗物质粒子的存在。

韦尔兰德教授认为，我们有必要重新思考关于引力的理论，将暗物质从这个方程式中完全排除掉。

因此，他提出了上述争议性理论。

该理论认为，与其说引力是自然界的基本力，不如说是一种“突发现象”。

并且他的理论得到了荷兰莱顿大学一个独立的研究团队验证。

他们对3万多个星系的物质分布情况进行了深入研究。

他们发现，利用“韦尔兰德引力学假说”，即使不用暗物质也可以解释这些物质的分布。

该理论认为引力是作为宇宙熵的副产品而出现的。

熵是表示一个体系混乱程度的量。

韦尔兰德引用了宇宙熵这一概念，并将其用于改编诺贝尔奖得主、理论物理学家杰拉德-特霍夫特的全息原理。

他认为，引力出现于信息基础位的变化之中，存储于时空结构中。

“我们有证据证明这种关于引力的新观点与观测结果相吻合。

”首先我不赞同韦尔兰德关于“爱因斯坦理论完全错误”的说法。

甚至我认为这不是韦尔兰德教授的意思，是媒体在转述理论中的故意夸大。

爱因斯坦的理论无论是狭义相对论，还是广义相对论，它们成立的基础都是正确的。

而且经受了那么多的精确的实验验证，怎么会是完全错误的。

这提醒我们媒体大肆报道一个理论的时候，自己要保持谨慎态度。

有的网友直呼爱氏理论早就应该是错的了。

这样不免有点“胡说”。

万有引力：并非一种自然基本作用力！万有引力：一种本源于真空能的力量！——关于万有引力的本源及其作用机制的新发现！张哲（陕西西安英才教育研究室710200）【内容摘要】现代物理学真空观和经典物理学真空观随着科学技术的迅猛发展二者理论的差异性和矛盾性也愈加明显，空间在经典物理学里是一个平直而光滑和物质及运动没有任何关系的非物质性的“虚无”，但在现代物理学里则演变成一种具有能量、可以弯曲、形变并与物质运动密切关联的“实物”。

本文在继承爱因斯坦弯曲时空观的基础之上更进一步并大胆的提出一套崭新的空间假说：即空间不仅如爱因斯坦所说的那样可以弯曲、形变，更为重要的是弯曲、形变后的空间如同弯曲后的弹簧、形变后的弓箭一样且都具备一种“弹性作用力”，（即空间具有弹力属性）这可是继牛顿和爱因斯坦之后最具革命性的空间理论学说。

在此假设的基础之上本文还惊讶的发现，万有引力其实并非是自然界中的一种基本作用力！而弯曲、形变后的空间所具有的这种“空间弹力”才是自然界中更为基本、更为深刻的一种“原始作用力”！不仅万有引力就连目前还尚未确认的“暗能量”也只不过是此“空间弹力”的一种表现形式！之后又惊奇的发现，造成经典物理学“虚无”真空观和现代物理学“实物”真空观二者理论差异性和矛盾性的根结竟然存在于物理学史上一个关于真空的著名实验及结论中，为了甄别本文假说的真伪性文章末尾不仅设计了一套判决性的“新真空实验”并预测了一个惊世骇俗的“实验结果”……【关键词汇】“空间弹力”、熵力、“原始作用力”、“似零非零状态”、“零状态”、真空实验进入21世纪，随着科学技术的迅猛发展物理学已经完全发展壮大为一门支撑其它学科发展的基础性科学，同时自身也发展到了一个前所未有的高度和尖峰，但随之而来的却是解决了一个旧有的疑难问题立刻会引发一群新的疑难问题，旧有的问题还没有彻底解决则新的问题则蜂拥而至，比如现代物理学所面临的“夸克禁闭”、“西格斯子”、“引力波”等，还有被誉为21世纪物理学最前沿、最重大的“暗物质”、“暗能量”两大科学之谜。

准确描述熵力熵力就是一个自由能的概念，而自由能的本质就是熵和能量竞争。

熵力就是自由能F的导数！热力学第二定律是这样描述的：一个系统的熵总是趋向于增大的。

这在微观上表现为粒子的衰变，宏观上则表现为事物不断地发展变化，从宏观到微观都是引力和熵力相互作用的统一体。

我认为，熵力是物质内部运动着微观粒子引力和斥力瞬间不平衡形成的，即熵力是一个体系所有微观粒子引力和斥力的合力的宏观表现，一个引力、斥力的体系被破坏，便形成引力和斥力的体系表现为新的“熵”。

其实，熵力的大小近似等于平衡时的引力或斥力，因为瞬间的不平衡另一个力（引力或斥力）几乎消失，或在一个体系同时消失，在新的体系在形成新的“熵”。

曲线运动产生斥力，斥力的大小跟它相对运动的外部能量（mv2）成正比，跟它们相对运动的曲线半径成反比。

斥力的数学描述：F=mv2/r，其中，mv2是相对运动的外部能量，r是相对运动物体的曲线半径。

这种计算方法可以算出，大到天体、小到电子的斥力。

在微观世界引力的计算应该用密度引力，关于密度引力论述请参看中科院科学智慧火花栏目发表的《读“卫星图像显示全球融冰引发地球重力变化”有感》。

熵是热力学的基本内容之一，我们用熵的理论讨论一下气体怎样产生压强。

气体由分子或原子组成，每个分子本身并不带有压强，但是，对于包含这个气体的墙壁来说，每当一个分子撞到墙上会给墙一个压力，这个压力的大小等于熵力，大小等于引力和斥力不平衡时的合力，当我们将所有分子给予墙壁的压力加起来，就产生了压强。

用熵的理论讨论一下微观粒子的衰变，微观粒子的衰变是由于微观粒子内部更小的粒子所受的引力和斥力在原来的系统同时消失（即做离心运动，曲线半径相对于原来的系统无穷大，引力、斥力几乎为零），以射线的形式释放能量，这些射线又在其它的系统形成斥力和引力动态平衡之中，由于引力和斥力的瞬间不平衡表现为熵力。

其实，宇宙中任何运动都是斥力和引力的统一。

太阳的光线也是引力和斥力在太阳内部同时消失形成的，光线脱离太阳后又在银河系或更大的空间形成新的引力和斥力系。

关于熵引力以及暗能量、暗物质Verlinde认为，更一般地说，引力不是熵力，是一个很大系统绝热变化带来的力。

在经典力学中，这种力是绝热反作用力——当慢模变化时，快模反作用在慢模上。

在量子力学中，Berry phase也会诱导绝热力。

这个想法根源于弦论，但独立于弦论。

在弦论中，两个D膜的相互作用就是将开弦积分出去获得的，当D膜相距较远时，开弦可以被看成fast modes，因为比较重。

在Matrix theory中，引力子的位置由matrix的对角元给出。

将非对角元积出，就得到引力子之间的相互作用，这确实是引力。

当两个对角元的数值接近时，即两个引力子靠近时，对应的非对角元能量变小。

Verlinde认为，引力塌缩，就是这个过程，此时非对角元的能量原来越小，熵也越来越大。

这就是从Coulumb分支进入Non-abelian分支。

用绝热力概念，他还导出了Bekenstein熵界。

通过phase space不变性（Liouville定理），他从绝热反作用力导出熵力。

最大胆的是，Verlinde认为暗物质和暗能量在他的框架下都可以获得解释。

暗能量占的比重与一个标准差差不多，也就是68%，暗物质占的比重在一个标准差和两个标准差之间，其余是物理。

应用数学是利用数学的方法来发展经验科学的学科。

应用数学始于经验性事实，止于对经验性事实进行规律性预测，这些规律还必须被其它的实验数据所证实。

同时，用数学理论来发展经验科学往往又会向数学提出深刻的挑战，并对纯数学的研究启示新的方向。

近代应用数学发端于英国，牛顿是应用数学的鼻祖。

为了解释观察到的大量天体运行的资料，解释天体运行的基本规律（开普勒三大定律），牛顿建立起天体运行的数学模型，提出了划时代的三大力学定律和万有引力定律。

但是，力学定律的内涵超越了那个时代传统数学的范围，牛顿不得不开拓新的领域，发明了微积分，然后再用微积分、力学定律和万有引力，求得了行星运行的规律。

在19世纪末的英国，所有的理论物理被称为应用数学。

引力的熵力说然而，在引力学中，有一个很有意思的概念叫做熵力。

熵力是科学家们在研究引力时提出的一种新的理论，它与熵的概念有着密不可分的联系。

熵力理论的提出，对我们理解引力的本质和宇宙的本源有着深远的意义。

本文将从引力的基本概念、引力的熵力理论和熵力在宇宙中的应用等方面进行深入探讨，以期为读者带来新的认识和思考。

首先，我们来谈谈引力的基本概念。

牛顿在17世纪提出了著名的万有引力定律，该定律描述了两个物体之间的引力与它们质量和距离的关系。

根据这一定律，任何两个物体之间都会存在引力作用，而且引力的大小与质量成正比，与距离的平方成反比。

这一定律在当时的物理学中引起了巨大的震动，它不仅解释了行星运动的规律，还为后来的引力理论奠定了基础。

然而，牛顿的引力定律只能适用于大尺度下的物体，而在微观世界中，引力的表现却显得十分微弱。

直到爱因斯坦提出了广义相对论，我们才对引力有了更深层次的理解。

广义相对论认为，引力并非一种直接的力，而是由物体所造成的时空几何形变，物体沿着该形变而运动的结果。

这一观点颠覆了牛顿的引力观念，它使我们对引力的本质和作用机制有了全新的认识。

在广义相对论的框架下，引力被解释为时空的曲率所引起的效应。

爱因斯坦认为，质量和能量会使时空产生曲率，而其他物体则沿着这种曲率线性运动。

这种曲率是一种纯几何效应，它并不需要任何额外的物质或场来解释。

根据这一理论，引力不再被看作是一种力，而是一种物体在时空中运动的结果。

这种新的引力观念给我们带来了深刻的思考，它使我们对引力的本质有了全新的认识。

引力的熵力理论是在广义相对论的基础上发展起来的。

熵力理论认为，在引力作用下，时空的曲率会产生一种类似于熵的效应，从而导致宇宙的演化。

熵力的概念最早是由霍金提出的，他认为，引力的作用类似于热力学中的熵增原理，它会导致系统的混乱和不可逆性。

在引力作用下，时空曲率不断增大，从而导致宇宙的混乱和扩张。

熵力理论为我们理解宇宙的演化提供了一个全新的视角。