宇宙開端之前無時間新解

宇宙開端之前無時間新解----質量超弦時間之箭初探摘要：霍金關于宇宙開端之前無時間的證明不漂亮，也不完備.借助空心圓球不撕破和不跳躍粘貼，能把內表面翻轉成外表面的龐加萊猜想熵流，在一個三維空心圓球上，用一條封閉的曲線把球分成兩半，先把一半收縮成局部平面，組成圓球內外對稱圖相的翻轉，可證這類對稱中隱含不對稱的軌道交流，必經龐加萊猜想球點自旋的復雜程度概率阻斷，正是時間之箭的起源；在此還能把熱力學與量子論、相對論、超弦論相聯系.關鍵詞：時間之箭、龐加萊猜想、自旋、復雜程度【0、引言】從宇宙最初幾微秒到1977年物理學家史蒂文·溫伯格出版他的經典著作----講述早期宇宙物理學的《最初三分鐘》，在20世紀70年代理論和實驗的突破，開始揭開這層面紗.這不僅是質子、中子和其他所有強子，都被發現包含著夸克；而且，一種有關夸克之間強作用力的理論----量子色動力學(QCD)，也在70年代中期浮出水面.“相對論性重離子對撞機”(RHIC，讀作“瑞克”)，是產生和研究重離子碰撞的設備.曾在美國長島的布魯克海文國家實驗室中，是用來模擬宇宙創生時刻環境的威力強大的一臺粒子加速器：數以千計的粒子，從兩個金原子核之間的一場超高能對撞中傾瀉而出，RHIC的STAR探測器，能拍到碰撞時的環境模擬的大爆炸最初幾微秒的情況.它讓兩束接近光速運行，但方向相反的金原子核迎頭相撞.這些原子核之間的成對碰撞，產生出極其熾熱和致密的物質能量爆發，模擬了大爆炸最初幾微秒內發生的情況：在宇宙誕生之初，物質是一種超熾熱、極致密的東西，由一些被稱為夸克和膠子的粒子組成，它們到處亂跑，橫沖直撞.少量的電子、光子和其他較輕的基本粒子給這鍋“濃湯”配上了調料.這種混合物的溫度高達上萬億℃，比太陽核心還要熾熱10萬倍以上.但是溫度會隨著宇宙的膨脹而直線下降，就像今天一團普通氣體在迅速膨脹時會冷卻一樣.夸克和膠子的速度大為減慢，以致其中一部分開始能暫時地粘連在一起.將近10微秒時間流逝之后，夸克和膠子被它們之間的強作用力捆綁在一起，永久地囚禁在質子、中子和其他強相互作用粒子之中，物理學家將它們統稱為“強子”.從最初的夸克--膠子混合物轉變成平凡的質子和中子，物質屬性的這種突然改變被稱作相變(比如液體水凍成冰就是相變).質子和中子構成了今天的每一個原子核，它們都是那片原初粒子海洋遺留下來的水滴，是微小的亞原子囚室----夸克左沖右突，卻被永遠地囚禁其中.即使在劇烈碰撞中，夸克看似就要脫韁而出，新的“墻壁”又會形成，將它們繼續禁錮在一起.RHIC為研究人員提供了一個絕好的機會，來觀察從質子和原子中釋放出來的夸克和膠子，它們處于一種集體的準自由態，就像宇宙最初幾微秒內的物質一樣.理論物理學家最初將這種混合物稱為夸克--膠子等離子體，因為他們預計混合物的行為會像一團超熾熱的帶電粒子氣體(即等離子體)，就像閃電內部的氣體一樣.通過把重原子核對撞在一起，創造出短暫釋放夸克和膠子的微型大爆炸，RHIC起到了時間望遠鏡的作用，使我們得以窺探剛出生的宇宙.那時超高熱、極致密的夸克--膠子等離子體還占據著絕對優勢.但RHIC令人吃驚的發現是，這種奇異物質的行為似乎更像一種液體，而不是氣體----盡管這種“液體”的性質非常獨特.量子色動力學(QCD)理論，假定被稱為膠子的8種假想的中性粒子，在夸克之間飛來飛去，傳遞著無情的作用力，將夸克禁閉在強子內部.QCD理論與常見作用力(比如引力和電磁力)的行為相反，這種結合力會隨著夸克彼此靠近而變弱----物理學家把這種古怪的反常行為稱作漸近自由.這意味著，當兩個夸克之間的距離遠遠小于一個質子直徑(約10^-13厘米)時，它們受到的作用力會減小，物理學家就可以依靠標準的技術將作用力計算得非常精確.只有當夸克開始遠離它的同伴時，這種力量才會真正變強，將這個粒子猛拉回來.在量子物理中，粒子之間的短距離是與高能碰撞聯系在一起的.因此在高溫下當粒子被緊緊地擠壓在一起，彼此之間不斷地發生高能碰撞時，漸近自由就變得很重要了.QCD的漸近自由比其他所有因素都更為重要，正是它讓物理學家揭開了“溫伯格的面紗”，推算出宇宙誕生后最初幾微秒內的情景.只要溫度超過大約10萬億攝氏度，夸克和膠子的行為實際上就完全獨立了；甚至在更低的溫度下，比如2萬億攝氏度時，夸克應該也可以單獨游蕩----盡管那時，夸克應該開始感受到QCD約束力在扯它們的后腿了.為了在地球上模擬出這種極端環境，物理學家必須再現宇宙誕生最初幾微秒內超高的溫度、壓強和密度.對一群相同的粒子來說，溫度實際上就是單個粒子的平均動能，而壓強則隨著這群粒子的能量密度增大而增長.因此，通過將盡可能多的能量擠壓到盡可能小的體積中，我們就擁有了模擬大爆炸條件的最佳機會.如利用諸如鉛、金之類的重原子核進行的高能對撞實驗，已經證明碰撞發生時的密度，遠遠超過普通的核子物質，所引起的溫度可能也超過了5萬億攝氏度：每個重原子核包含的質子和中子總數大約為200個，它們碰撞所產生的“煉獄”，要比單個質子的碰撞(常用于其他的高能物理實驗)巨大得多.這種重離子碰撞產生的，不是只有幾十個粒子飛散出來的小型爆炸，而是一團包含著上千個粒子的沸騰火球.足量的粒子糾纏在一起，使得這團火球的集體性質----溫度、密度、壓強和黏度(它的黏稠度或抵抗流動的能力)，變成了能夠利用的重要參數.這種區別很重要----就像少量孤立的水分子和一整滴水之間的性質差異一樣.【1、對稱破壞霍金證明】2006年國際弦理論會議2006年6月19日，在我國北京人民大會堂開幕，霍金作題為《宇宙起源》的報告.其中霍金關于宇宙開端之前無時間的類比證明有啟迪意義，但這個證明不漂亮，也不完備.霍金說：“時間，用緯度來測量，在南極處有一個開端”.“長期以來，人們說宇宙的開端是正常定律失效之處，所以宇宙不應該有開端.而現在，宇宙的開端由科學定律來制約，所以反對宇宙有開端的論證不再成立”.“愛因斯坦的廣義相對論，將時間和空間統一成時空.但是時間仍然和空間不同，它正像一個通道，要么有開端和終結，要么無限地伸展出去.然而當廣義相對論和量子論相結合時，在極端情形下，時間可以像空間中另一方向那樣行為.這意味著，和我們擺脫世界邊緣的方法類似，假定宇宙的開端正如地球的南極，其緯度取時間的角色，宇宙就在南極作為一個起始點”.破壞霍金證明的是“龐加萊回歸”----它講的是，每一個孤立系統遲早會回到它的初始狀態.這個破壞證明的發展是KAM定理.由柯爾莫哥洛夫、阿諾爾德、莫澤等三人證明的KAM環面，是了解龐加萊回歸的向導.它出于柯爾莫哥洛夫1954年對“龐加萊回歸”的研究.20世紀60年代初，分別由阿諾爾德和莫澤證明的KAM定理證明，龐加萊的這種系統屬于完全規則和完全混沌之間的一種中介情況.KAM定理揭示了可積哈密頓系統規則運動對微擾的穩定性，給出了無理環面得以保存的充分條件.KAM環面的存在，使各混沌區相互隔開，把混沌運動限制在局部范圍內，但對高自由度哈密頓系統，混沌運動軌跡仍有可能滲透到相空間中各個地區，從而顯著地偏離未受擾時的運動軌跡，這一現象由阿諾爾德首先發現，稱做阿諾爾德擴散.霍金用詰問在宇宙開端之前發生了甚么沒有意義，類似在南極的南邊沒有任何東西的“地球證明”，是一個對稱圖形.對稱破壞時間箭頭，是一個世界性難題；例如《時間之箭》一書說，除熱力學外，牛頓力學、相對論力學、量子力學中的時間箭頭都是對稱的，而且超弦理論也不能避免.所以彭羅斯說，如果有一種量子引力理論，能把相對論力學和量子力學統一起來，但時間箭頭仍沒有解決好，也不算成功.但2006年6月1日出版的《亞洲數學期刊》，刊登朱熹平和曹懷東的龐加萊猜想完全證明的論文提醒我們，出路正是在龐加萊猜想及龐加萊猜想熵上.我們的說明，有以下5個部分.【2、龐加萊猜想的約束條件須知】龐加萊猜想是：在一個三維空間中，假如每一條封閉的曲線都能收縮成一點，那么這個空間一定是一個三維的圓球.后來，這個猜想被推廣至三維以上空間，被稱為“高維龐加萊猜想”.龐加萊猜想中封閉的曲線，實際是等價于封閉曲線包圍的那塊面，即龐加萊猜想只等價于超弦理論中的“開弦”，并不等價于其“閉弦”.因為龐加萊猜想的約束條件，是拓撲學中嚴格數學定義的不能撕破和不能跳躍粘貼的規定.所以一段“開弦”才可以連續收縮成一點；反之，一個點也才可以連續擴散成一段“開弦”.雖然一個點能連續擴散成一個“閉弦”，但這已是類似一種跳躍性的粘貼，就違反了拓撲學中不能跳躍粘貼的規定.所以龐加萊猜想中封閉的曲線能收縮成一點，是等價于封閉曲線包圍的那塊面，它類似從封閉曲線各點指向那塊面內一點的無數條線；它的圖相我們亦稱為龐加萊猜想球或點.如果一個點連續擴散成一個“閉弦”，它再連續收縮成一點，我們稱“曲點”.如果把“在一個三維空間中，假如每一條封閉的曲線都能收縮成一點，那么這個空間一定是一個三維的圓球”稱為“龐加萊猜想正定理”；反之，“在一個三維空間中，假如每一條封閉的曲線都能收縮成類似一點，其中只要有一點是曲點，那么這個空間就不一定是一個三維的圓球，而可能是一個三維的環面”----我們稱為“龐加萊猜想逆定理”.“曲點”和“點內空間”，正是來源于逆龐加萊猜想之外的“龐加萊猜想熵流”.因為類似輪胎的三維的環面，不能撕破和不能跳躍粘貼，是不能收縮成一點的.它的圖相等價于“閉弦”，我們亦稱為龐加萊猜想環或圈.當然線性超弦理論，“開弦”能產生“閉弦”，“閉弦”能產生“開弦”，但這也屬于“軌形拓撲學”.軌形拓撲學，才規定可有限地撕破和有限地跳躍粘貼.非線性超弦理論，如三旋理論采取的辦法是，在承認“圈與點并存且相互依存”的基礎上，對歐幾里德點定義補充了“圈比點更基本，和物質存在有向自己內部作運動的空間屬性”的約定.非線性超弦理論將圈的“三旋”：體旋、面旋、線旋，視為這個幾何客體的自然屬性.它的特點是，開弦能吸引閉弦，閉弦能吸引開弦.開弦與閉弦并存且相互依存，但追溯到宇宙盡頭的微單元，開弦和閉弦是不對易的.它們的截止是，閉弦耦合組成線鏈----開弦；這也是磁單極子的微單元的起源.介子式的力傳遞模式，是宇宙大爆炸以后的事.“龐加萊猜想熵”指由龐加萊猜想引出的逆問題.除上面的“龐加萊猜想曲點”外，還有“龐加萊猜想點內空間”.它不是指在一個三維空間中，假如每一條封閉的曲線都能收縮成一點的三維圓球，而且指三維空心圓球收縮成一個龐加萊猜想點的空間幾何圖相.“點內空間”是三維空心圓球外表面同時收縮成一點的情況，或三維空心圓球外表面每一條封閉的曲線都收縮成一點的情況.這可聯系恒星坍縮變成的黒洞，也可聯系狄拉克的負電子海洋.【3、可逆對稱、循環含有時間但不是時間起源】龐加萊眼睛近視，在學校的成績以繪畫得零分而有名，但他的老師利爾德卻稱龐加萊為“數學怪物”，他19歲寫的論文，就發表在專業數學年刊上.也許類似點、曲點、開弦、閉弦、自旋、平動、往返、連續、間斷等抽象的幾何圖相和動力圖相概念，應用到自然數、整數、有理數、無理數、虛數等領域，或者零維、一維、二維、三維、四維等空間，可以做到邏輯上求真，所以龐加萊才醉心于超前的數學探索.把龐加萊的那些艱深的數學映射到運用，它的超前是十分驚人的.龐加萊猜想熵揭示的時間起源，就是一例.因為如果說，牛頓力學、相對論力學、量子力學，乃至超弦理論中的數學公式，對于時間的計量，都是可逆對稱的；例如，現在的狀態可以說明過去，也可以預展測未來，時間被降到第二位置，那么時間箭頭、時間起源就不重要.但這并不可怕，因為我們只需根據類似熱力學的生活經驗，在牛頓力學、相對論力學、量子力學，乃至超弦理論等的方程中，加上一個時間大于零或等于零的公式，組成方程組即可.所以牛頓力學、相對論力學、量子力學，乃至超弦理論等的方程中，并不是沒有時間箭頭，或者會讓人弄錯.只不過時間大于零或等于零的公式，類似它們的“尾巴”，常常露著不見.許多對牛頓力學、相對論力學、量子力學，乃至超弦理論等方程沒有時間箭頭的批評，是無的放矢.他們并沒有抓住時間起源、時間箭頭的比較，在哪里？因為在自然數、整數、有理數、無理數、虛數等數學領域，或者是在零維、一維、二維、三維、四維等現實空間，時間箭頭都是可以對稱的.在實數內可如此，在虛數內也可如此；在空心圓球的外圓面可如此，在空心圓球的內圓面也可如此.所以簡單看龐加萊猜想，也不能證明時間有起源.但龐加萊猜想涉及空心圓球不撕破和不跳躍粘貼，能把內表面翻轉成外表面的知識.因為空心圓球也含有拓撲約束，例如，表面不能有一個孔；有一個孔就類似一個曲面，根據龐加萊猜想，它能收縮成一點，而類似一個實心球.而不撕破和不跳躍粘貼，把空心圓球內表面翻轉成外表面，也只能利用龐加萊猜想，才能做到，并且可以簡化為三種方法.【4、第一、二種方法證明】A、第一種，假想用一根針從外向內穿過空心圓球，在內外球面各有兩個交點，我們都稱“支點”.再用一根曲線連接球半邊的兩個“支點”，而假想把球這半邊剖開但并沒有剖開，而是為了劃分曲線兩邊的點的相對流動.因為我們要在連線的中間取一點，作為內外表面收縮的“起點”.其次，在內外表面“起點”的連線中選一點，作為內表面翻轉成外表面交流的“轉點”.把空心圓球上的針端面向自己，剖口朝下，假想其路線設定是：左內表面從內“支點”由上向下收縮到內“起點”，再從內向外收縮到“轉點”，由“轉點”從內向外收縮到外表面的外“起點”.此時不再收縮而是向左外表面擴散左內表面，直到把原左外表面從下向上趕到外“支點”的臨近右外表面.此時左內表面繼續擴散，從外“支點”由上向下在右外表面擴散左內表面到外“起點”.而右外表面是從上向下收縮到外“起點”，再從外向內收縮到“轉點”，由“轉點”從外向內收縮到內表面的內“起點”.此時右外表面不再收縮而是向右內表面擴散，直到把原右內表面從下向上趕到內“支點”的臨近內左表面.此時右外表面繼續擴散，從內“支點”由上向下在左內表面擴散右外表面到內“起點”.再說右內表面是從下向上收縮到內“支點”，此時右內表面繼續收縮，它在原左內表面由上向下收縮右內表面到內“起點”.再從內向外收縮到“轉點”，由“轉點”從內向外收縮到外表面的外“起點”.此時右內表面不再收縮而是在原左外表面擴散右內表面，直到把原左外表面從下向上趕到外“支點”的臨近右外表面.再說左外表面是從下向上收縮到外“支點”，此時左外表面繼續收縮，它在原右外表面由上向下收縮左外表面到外“起點”.再從外向內收縮到“轉點”，由“轉點”從外向內收縮到內表面的內“起點”.此時左外表面不再收縮而是在右內表面擴散，直到把原右內表面從下向上趕到內“支點”的臨近左內表面.到此時，空心圓球內表面翻轉成外表面已全部完成.B、第二種，也是假想用一根針從外向內穿過空心圓球，在內外球面各有兩個交點，過這兩個交點作3條封閉的交叉曲線，把球面平分為6等份.然后假想6個對角的球面從兩邊的曲線相對收縮成3條封閉的交叉曲線.現在用上面第一種的辦法來完成不撕破和不跳躍粘貼，把空心圓球內表面翻轉成外表面.辦法是，把空心圓球上的針端沿垂線放置，針端的上交點對應第一種辦法的“支點”，即是把第一種辦法的兩個支點合并為一個支點；針端的下交點對應第一種辦法的“起點”，然而把3條封閉的交叉曲線依次按第一種的辦法的程序來翻轉，到第三條完成，空心圓球內表面翻轉成外表面已就全部完成.第二種辦法也等價于用N條封閉的交叉曲線，來把空心圓球內表面翻轉成外表面的辦法.但這里特別要注意的是，N這個自然數必須要能被3整除；我們稱為“龐加萊猜想篩法”.因為，不然針端上交點的那一“點”循環，會留下沒有被翻轉.這是龐加萊猜想一處與數論的聯系；這類聯系之大，是驚人的，它幾乎把數學和物理學的所有主干知識都會聚起來，下面我們逐次來點明.例如，總結上面第一和第二種方法可以看出：1、空心圓球有之內和之外的區別，它們可對應實數和虛數.如果不撕破和不跳躍粘貼，即使能把空心圓球內表面翻轉成外表面，也是不能把球內空心區域翻轉為球外空心區域，反之亦然，這是一種內稟不可逆.2、曲線收縮和相向移動，涉及“連續”和“間斷”.而要用數學嚴格定義“連續”和“間斷”，就涉及自然數、整數、有理數和無理數問題.因為連續也含有“間斷”，間斷也含有“連續”.其中的區分，類似涉及“距離”大小的尺度，在自然數和整數上好認定，但在無限不循環的無理數和無限循環的有理數上，就不好認定.人測原理是要分清人的有責任和無責任，“連續”和“間斷”是以人的有責任行使的，這就引出了玻爾茲曼常數和普朗克常數兩個尺度，從而才產生三維空間和額外維空間的起源與分野.龐加萊猜想只能在普朗克尺度上認定，而且這也涉及“龐加萊猜想球點”的內稟自旋.3、在三旋理論中，球體的內稟自旋有兩種：面旋和體旋.面旋是，大指姆指與其余四指垂直，左手或右手握住球體，大指姆指的方向規定為球體的軸線，那么其余四指的方向標示的運動為“面旋”，它有正反兩類狀態：A和a.體旋是，大指姆指與其余四指垂直，左手或右手握住球體，大指姆指的方向規定為球體的軸線，如果其余四指的方向無運動，而是大指姆指彎曲標示的方向才有轉動,此運動稱為“體旋”.它也有正反兩類狀態：B和b；此時體旋的轉軸與面旋的轉軸垂直，并可在面旋平面轉動360度.“面旋”和“體旋”還可兩兩組合，就有四類狀態：AB、Ab、aB、ab.按張學文教授的組成論，一個(N)“龐加萊猜想球點”的標志值的個數n就是8；根據張學文教授的復雜程度公式，復雜程度是與概率聯系對應的一種平均值；對數以2為底，其復雜程度值是：C=（n)log(n/N)=8log8=24bit(4-1)Bit（比特），是信息單元的計量單位.類圈體（環圈）內稟自旋有三種：面旋、體旋和線旋.面旋和體旋跟球體相似，只是線旋是多出的.線旋類似通電磁線圈磁場的磁力線轉動；它還分平凡線旋（G、g）和非平凡線旋（E、e；H、h）.類圈體的面旋、體旋和線旋還可兩兩組合，和三三組合，合計的標志值個數就是62，對數以2為底，其復雜程度值是：C=（n)log(n/N)=62log62=353bit(4-2)空心圓球內表面翻轉成外表面的“轉點”，只能類似球體而不是類圈體.以第一種辦法的“轉點”為例，它相當于“龐加萊猜想球點”.設球體的軸線是指向“支點”和“起點”.“轉點”的“龐加萊猜想球”自旋如果是作純面旋，那么從內向外或從外向內的交流就會被阻塞，所以只能作純體旋和四類組合旋.從第一、二種辦法的實際情況看，也是這樣，只不過純體旋的轉軸方向，與起點和支點的連線垂直.4、空心圓球內表面翻轉成外表面，“轉點”的“龐加萊猜想球”自旋這里，存在量子論類似的“間斷”性.原因是，其一，即使球體的純體旋不阻塞從內向外或從外向內的交流，但由于“轉點”外的交流要在同一段線上運動，根據廣義泡利不相容原理，它們必須“間斷”交換才能進行.其二，如果是四類組合旋有一個被選擇，本身也產生“間斷”，原因是它有旋到純面旋位置的時候，這種阻塞即使時間是短暫的，因雙方運動的速度或頻率差，也要用普朗克尺度來截止可能計算涉及小數點后面的無理數或有理數的位數.【5、龐加萊猜想物理證明挑戰數學證明】C、第三種，空心圓球不撕破和不跳躍粘貼，能把內表面翻轉成外表面的方法是：假想用一條封閉的曲線把球面平分成兩半，該線稱為“平分線”，這種方法不要“支點”，只把兩半球面各自的中心點作“起點”，放在沿垂線位置，再先后分兩次完成.程序是，假想從下“起點”開始.第一次：空心圓球“平分線”以下半個內外球面，先向內外球面下“起點”收縮.由于球面可近似看成是由很多局部平面組成，所以在收縮到內外下“起點”之前，下部內外圓球面先是局部對稱的平面圖相.如果空心圓球的皮層較厚，還可形成“圓臺”，直到“圓錐”狀.這里要涉及康托的集合論和康托集合論失效的問題.即康托是把實數定義為有理數序列，把每個有理數基本序列與一個實數等同起來，如果r是一個有理數，則序列{r，r，r，...}就表示對應r的實數，所以內外圓面的“點數”對應對稱，是一樣多.假想我們承認這個事實或“悖論”，但我們也要求引進熱力學的“熱擴散論”圖相來說明：把下部內“起點”和外“起點”分別看成兩個相同大小的容器，以對應康托集合論的“點數”一樣多，它們之間的連通，假設是由下內表面的內“起點”，從內向外收縮到“轉點”，再從“轉點”由內向外收縮到外表面的下“起點”.但這里，第三種方法與第一、第二種方法基本是封閉曲線順序運動不同，它是兩段“開弦”線，所以內外球面的內外下“起點”，可以各自同時收縮到“轉點”，并假想類似覆蓋在這個“龐加萊猜想球”各自的半邊球面上，再通過“龐加萊猜想球”的體旋，把它們轉動交換到對面.然后才是原內球面在外“起點”向外球面的下部半球面擴散，直到外球面的“平分線”為止；同時原外球面在內“起點”向內球面的下部半球面擴散，直到內球面的“平分線”為止.到此，算完成下部空心圓球內表面翻轉成外表面的任務.第二次：完成上部空心圓球內表面翻轉成外表面的程序，與第一次完全相似，只是初始條件有了些變化.這是被稱為“龐加萊猜想對偶性”引起的.例如，當第一次原下外球面在內“起點”向內球面的下部半球面擴散，應該到內球面的內“平分線”時為止，但實際它有一個比原下內球面在外“起點”向外球面的下部半球面擴散，直到外球面的“平分線”為止更大的“力”的作用.原因是，下部半球面的外球面比內球面的面積大，用相同的“點數”來除，外球面轉到內球面，類似原來的小密度會變成了大密度，或原來的壓力小會變成了壓力大.這就給上部空心圓球內表面開始向上內“起點”收縮，比第一次預先加了一點作用力.這里特別要注意的是：1、我們已經假想把空心圓球內表面翻轉成外表面變換成了“熱擴散”圖相，而把內“起點”和外“起點”看成是兩端分離的兩個裝有相同氣體分子的容器.容器中分子運動產生的密度或壓力，還可轉換成溫度.由于兩端容器的連通，密度、壓力或溫度不同，還可轉換成“溫差”或溫度梯度.2、兩端的“溫差”在第三種方法中，是靠連通它們之間的“轉點”----即“龐加萊猜想球”的自旋，特別是體旋反饋或自組織的.但“時間”是如何產生的，并沒有清楚說明.克勞修斯認為，耗散使得熱和功之間產生了十分重要的不對稱性----熵，而與時間之箭發生聯系；按他對熱力學第二定律的說法，在可逆過程中熵改變是零，而在不可逆過程中熵總是增加的；是熵把系統拖向平衡.但普里高津的非平衡熱力學給出了兩個分支：線性分支描述接近平衡的系統的行為，非線性分支處理系統遠離平衡時的情況.熱擴散說明在不可逆的、非平衡態過程中，也可以產生出有序性，這樣時間箭頭就和可能出現的結構聯系.眾所周知，溫度梯度會給該系統一個推力，因而可以被描述為如同一種熱力學力；這力造成了熱量流和質量流.熱力學第二定律解釋，是熵直接聯系無序；熱擴散表明，有序的組織可以自發地從無序狀態中形成.熱學過程計算出來的熵S是微觀狀態，玻爾茲曼給出的重要公式是：S=klnW(5-1)另外，普朗克的能量子假說給出的能量子的能量E，與其耗散頻率v之間關系的重要公式是：E=hv（5-2）h是普朗克常數.公式(5-1)中，W是系統所處的宏觀狀態對應的微觀狀態個數，k是玻爾茲曼常數.張學文教授根據他自己的組成論，推得lnW與他的復雜程度公式C=（n)log(n/N)是等價的，所以從公式(5-1)中得到：S=kC(5-3)把微觀狀態復雜程度熵公式(5-3)與微觀狀態能量及頻率公式(5-2)比較，可以用來研究空心圓球內表面翻轉成外表面的“轉點”龐加萊猜想球模型，而使熱力學與量子論、相對論、超弦理論、三旋理論發生聯系.3、龐加萊猜想球模型，代表的是一種“開弦”和“閉弦”空間運動，包含了卷縮的額外維空間.“轉點”通道的龐加萊猜想球，雖然不是曲點、閉弦，但在第三種方法中它起的交流作用，客觀上類似“閉弦”的線旋.公式(5-3)與公式(5-2)中，玻爾茲曼常數k與普朗克常數h對應，量子頻率v與量子復雜程度對應；玻爾茲曼常數可以看成是時空與質能進入三維勢阱的尺度，普朗克常數則可以看成是時空與質能進入高維勢阱的尺度.公式(5-2)作為一種類似公式(5-3)以玻爾茲曼常數尺度的氣體壓力、溫度，代替對一升氣體分子熵運動的描述，微觀狀態普朗克尺度的量子能量E、頻率v，也用來可簡并聯系到對單個“龐加萊猜想球點”的復雜程度值的描述.而且能量E和頻率v已正是對量子狀態匯總的宏觀測量；公式(5-2)實際說明，能量E和頻率v是同一種東西，從頻率v是一種周期運動看，這與自旋能用周期運動描述是一致的.4、上面式子（4-1）和（4-2），是用自旋分析的“開弦”和“閉弦”粒子的復雜程度值.它對應熱力學的不可逆方程，首先要了解玻爾茲曼的一個關鍵性近似，即分子混沌假說----他認為分子在快要碰撞之前是彼此不相關的，但在碰撞之后它們就變得彼此相關了.因為它們的軌道由于碰撞而發生了改變，以及這個分子混沌假設是時間不對稱的，這就解釋了為什么玻爾茲曼方程描述了不可逆的時間演化.聯系空心圓球內表面翻轉成外表面模型的“轉點”之奇，而不同于數學空間的數值點、原點、奇點、焦點、鞍點、結點、中心點等標點，是它能把彼此不相關的正負、虛實空間中的循環運動、對稱運動、無序運動等軌道運動聯系起來，并用不可逆的概率統計的自旋運動，把這些運動軌道砸碎，這就把正負、虛實空間相關之后的循環運動、對稱運動、無序運動等軌道運動與時間聯系起來，而具有了一種世界性、宇宙性，壓倒了任何時間.【6、第三種方法的現實聯系與實驗證明】眾說紛紜的宇宙大爆炸，只是一種數學推導模型，它所具有的時間起源性質，是人為加上去的，不具有熱力學不可逆性質的數學推導，所以才有霍金的南極之外無南極的這種不漂亮，也不完備的宇宙開端之前無時間的證明.如果把宇宙大爆炸的數學推導模型和龐加萊猜想證明運用的第三種空心圓球不撕破和不跳躍粘貼，能把內表面翻轉成外表面的方法數學模型聯系來，宇宙開端之前無時間的證明才是完備的.第三種方法的現實聯系與實驗證明是：1、宇宙大爆炸，本身就能成為第三種方法的現實聯系與實驗證明.用來解釋時間的起源，是球的外表面和內表面的連續收縮都是對稱的，但如果內表面翻轉為外表面，就有不對稱；這聯系時間的起源，是相對于球內表面信息儲存，外表面的時間總是有的.2、第三種方法，需要用先后分兩次完成.聯系宇宙大爆炸，是否發生過一先一后兩次，我們早在1996年發表的《物質族基本粒子質量譜計算公式》等論文，就說明有這種情況的數學推導，并可與現實聯系作實驗證明.例如，物質族基本粒子質量譜計算公式正不正確，在我國北京高亮度正負電子對撞機上的實驗，就可以證偽.我們還特別提出，膠子球候選者的檢驗與北京正負電子對撞機的τ--粲能區就有聯系.3、物質質量起源從聯系宇宙大爆炸的時空大撕裂模型，到聯系空心圓球內表面翻轉成外表面模型，受啟發還有我國科學家歐陽鐘燦的膜撕裂模型.我們的物質族基本粒子質量譜計算公式，正是基于類似這種膜撕裂得出的，而得出物質質量主要起源于宇宙大爆炸的時空大撕裂.如果今后有核電站和高能實驗室的高能加速器，發生了不可預測的大爆炸，我們認為第一可能的原因，就是這種時空撕裂引起的.4、第三種方法得出的第一次翻轉完成，會對第二次翻轉的初始條件有影響----預加了一點作用力；這與現實的聯系和實驗證明，是一先一后兩次宇宙大爆炸產生的效果，會對物質族基本粒子兩大族群中質量的影響，是否有質量相差很大的基本粒子？物質族基本粒子質量譜計算公式證明是這樣，例如，上夸克族群中的頂夸克，質量是175GeV，就比下夸克族群中質量最大的底夸克質量都大.底夸克的質量是4.5GeV.這些是全世界有能力的高能實驗室都能證明的，而且已有實驗證明.5、“龐加萊猜想對偶性”，還有空心圓球的皮層較厚，連續收縮形成的“圓錐”狀，即內“起點”容器的密度大，外“起點”容器的密度小，使象征負的空心圓球內表面翻轉成象征正的外表面，就有對偶的向外球面擴散的壓力箭頭.這聯系宇宙大爆炸，時空撕裂產生物質族基本粒子，到蓋爾曼發現的“八重法”三角形箭頭，就有了不是偶然性的聯系.事情是1961年美國物理學家蓋爾曼為建立一種粒子族的配置方案，創造了一個由10個粒子組成的粒子族.他設想有一個三角形，其底部有4個物體，在它上面是3個物體，再上面是２個物體，在頂端是唯一的1個物體.蓋爾曼發現在這個圖形中規律性很強：質量越來越大，粒子數則越來越少；電荷的排列方式同樣也很有規律：底層是-1、0、+1、+２，然后是-1、0、+1，再上面一層是-1、0，最后是頂部的-1.把“八重法”三角形中的“點”粒子，連線成九個相同的小三角形，再旋轉一個方向，使其底層的排列是-1、-1、-1、-1、-1，然后在它上面是0、0、0，再上面一層是+1、+1，最后是頂部的+2，這個三角形寶塔頂尖的指向，確實類似的實數軸從負數經零到正數的大小序列箭頭方向，或與時間大小序列箭頭的方向是一致的.6、光速存在極限給予的的現實聯系與實驗證明.眾所周知，光速存在極限是相對論的基礎，但它沒有把光錐模型和從宇宙大爆炸的時空大撕裂，到象征負的空心圓球內表面翻轉成象征正的外表面作聯系，所以難以區別和聲速的介子關系，因此有實超光速之爭.實際上，光速起源于“有”生于“無”的宇宙大爆炸這種時空撕裂的速度極限.而象征負的內表面類似是反D膜，“無”與虛象征“點內空間”；象征正的外表面類似D膜，“有”與實象征“點外空間”.宇宙大爆炸開始時，D膜和反D膜之間的位形不一定完全重合，即“龐加萊猜想對偶性”連續收縮形成的“圓錐”開始時，宇宙暴脹的全部勢能和動能都在“點內空間”.這個總能量從“點內空間”向“點外空間”暴漲，設為光錐模型，而且也只能設為光錐模型.如設其向D膜垂直方向的暴漲速率，最大限度為光速C，這也是在“點外空間”的最大限度.由于光錐的斜邊與暴漲速率垂直方向成45度，其單位長為1.414C.又由于宇宙開始暴脹，是“點內空間”的反D膜撕裂，而撕裂成為質量軌道圓，其質量軌道圓因處在不穩定的反D膜，暴脹可超光速.即它是以光錐斜邊為半徑作的大圓，其此單位宇宙質量軌道圓的暴漲速率，最大限度為是光速的8.88倍.這是打的虛實“擦邊球”，因為反D膜中超光速能成立.7、第三種方法對上面第一和第二種方法總結的四條，也是成立的.例如，它能把空心圓球內表面翻轉成外表面，也不能把球內空心區域翻轉為球外空心區域，反之亦然.這種不可逆的永恒性，解答了我國古代哲理“其小無內，其大無外