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发表于 2018-6-13 15:30:47
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从人视觉听觉 自闭学者 语言 天赋论 引力场量子场论 以相对论量子论为基础 讨论人的大脑暗能量-默认模式 2
从人视觉听觉 自闭学者 语言 天赋论 引力场量子场论 以相对论量子论为基础 讨论人的大脑暗能量-默认模式 2
人的感知系统就是眼耳鼻舌身意。
首先谈人的视觉感知系统。
人的眼睛有着接收及分析视像的不同能力,从而组成知觉,以辨认物象的外貌和所处的空间(距离),及该物在外形和空间上的改变。脑部将眼睛接收到的物象信息,分析出四类主要资料;就是有关物象的空间、色彩、形状及动态。有了这些数据,我们可辨认外物和对外物作出及时和适当的反应。
·当有光线时,人眼睛能辨别物象本体的明暗。物象有了明暗的对比,眼睛便能产生视觉的空间深度,看到对象的立体程度。同时眼睛能识别形状,有助我们辨认物体的形态。此外,人眼能看到色彩,称为色彩视或色觉。此四种视觉的能力,是混为一体使用的,作为我们探察与辨别外界数据,建立视觉感知的源头。
人类视觉系统的感受器官是眼球。·眼睛后段是感光的部分。后段有视网膜,它是由两种感光细胞所组成,这两种细胞因其形状而名为杆状细胞(rod cells)和锥状细胞(cone cells),作用是将水晶体聚焦而成的光线变成电信号,并由神经细胞送往脑部。外界的光线信息进入眼球后,会被眼球内的神经细胞转变为电信号,再被传输送到脑袋中。脑部接收电信号之后,会引起连串的思维活动,并作出适当的行动或反应。·一个视能正常的人,能分辨在视网膜上来自不同投影的影像。这种能力称为”视觉敏锐度”。 在接近视网膜的中央,距离眼角膜最远的地方,这位置称为黄点(fovea) ,是感光细胞最密集,视觉敏锐度最高的位置。
·色视觉原理
·眼睛里有三种不同的锥细胞,分别对红、绿、蓝三种波长的光线敏感,当不同波长的光波进入眼睛并投映在视网膜上时,大脑就通过分析由各个锥细胞输入的信息去感知景物的颜色。
·色盲的形成,是因为视网膜上的锥状细胞不能分辨颜色。大部分人天生具有正常色觉,他们可辨认由三原色调配出来的不同颜色。但亦有人是二色视者,他们只可看见光学三原色中的二种。二色视者又称色弱,他们仍能看见颜色,只是他们看不见其中一种三原色,他们会混淆某些颜色,例如会看不出黄黑条纹颜色,不过可以会出对比大的色样,所以我们设计机动部分的时候,应考虑这一点,提高使用者对危险部分的警觉。但亦有人是全色盲的,他们完全不能分辨颜色,在他们的眼中,世界是全黑白灰的。
·正常人眼可分辨大约七百万种不同颜色,人眼不同区域对颜色有不同的敏感度,眼睛中央对颜色和动态十分敏感,但眼睛边缘的颜色敏感度则较差。不同颜色当中,人对红,绿和黄色则比对蓝色敏锐,这种特性对视象传意有很大的影响
立体视觉
人类和其它的肉食、杂食动物,无需处处提防捕食者,反之要在捕食时准确判断自已与猎物的位置,所以演化出两眼向前的头部结构,并发展出利用双眼所见之差别来计算距离的能力。
运动感知
人类的眼睛会对四种视觉刺激有反应,然后对此四种刺激在脑里产生信息
当遇见一物体,会产生颜色,形状,深度,及运动四种信息。我们会因应物体的位置,速度,方向,作出反应。物体在眼角膜留下影像,物体移动愈快,影像移动愈快。 如果我们要围着某物体旋转,则一定要知道该物体的位置及运动轨迹。
由人类视觉系统的功能可知,人类大脑神经系统具有以下维度的感知
1.三维空间的感知
2.时间维度与速度的感知
3.光波维度与对三种的原色光分别是红,绿及蓝的感知。
这里视觉系统的感知就已经超越了三维空间,而是有了时间的维度,光谱光波的维度。这是五个维度。
人类的绘画艺术,就是人的视觉能力与视觉感知的充分展示。每一个画家,他对色彩、空间、时间维度的感知是截然不同的。东方的绘画艺术与西方的绘画艺术有着很大的不同。东方人西方人对同一幅绘画作品,认知、情感、意识范畴可以有很大的不同。
脑严重损伤的的病人,有部分人恢复生活以后,突然爆发了奇特的创造力,就有绘画、音乐、数学的天才能力,这是无法用大脑的学习理论予以说明的,,这是对大脑神经科学研究结论的重大质疑与推翻!
2005年,《神经病学》上报道了一个由突发脑部出血造成的“意外天才”案例:在发病之前,患者对艺术创作没有丝毫兴趣,也没有表现出任何才能。但在患者突发蛛网膜下腔出血后的几周内,他开始“在许多笔记本上写满诗歌,夸张而极具表现力地进行绘画创作,把几乎全部的时间都用来绘画和雕塑。”他不但充满了创作力,而且无法停止手中的创作。他渴望把所有的空间都填满自己的作品,这已经成了一种强迫症。他画满了家里所有的地板、墙砖、天花板,他疯狂的在所有能够绘画的地方创作,不仅仅用画笔和颜料,甚至用蜡油和烟火——这种疯狂最终让他的妻子无法忍受,离他而去。
大量的纪录片对这位叫做汤米·麦克休(Tommy McHugh)的获得型学者症的故事进行了报道。其中《我天才的大脑》对这位患者的生活片段进行了生动详细的描述。
Tommy McHugh,一次几乎致命的脑部出血使他成为了具有狂热创造力的画家。图片来源:《我天才的大脑》
与之前所提到的情况不同,他仅有轻微的前额叶异常,依然具有正常的智商,记忆和语言能力也几乎没有受损。神经学家爱丽丝·弗莱厄蒂(Alice
Flaherty)认为,麦克休在发生出血后,淤血集中在左脑的某个区域,抑制了两个关键脑区的功能,最终引发了他的创造力大爆炸。这两个脑区分别是负责思考决策的前额叶,以及控制语言的颞叶。麦克休发生出血的区域正好在这两个脑区之间,于是形成了一种新的平衡,这种万里挑一的运气,说是“奇迹”也丝毫不为过。他的创作已经持续了六年有余,狂热的创造欲望也许还会持续下去。
还有一个大众都知道的例子,就是梵高。
梵高的《星夜》好在哪里?https://www.zhihu.com/question/21660603
匿名用户
亦何欢、虫虫 、余北溟 等 3271 人赞同了该回答
说来惭愧,真正意识到梵高的伟大是在自己得了精神疾病以后。虽然以前去过好几个收录了梵高作品的博物馆,却没有感受到强烈的冲击。直到后来得了严重的抑郁症,每天需要吃药才有感触。有一个夏天的晚上吃完某种安定情绪的药物后产生了幻觉,当我看到窗外稀疏的星星时,星星就像《星空》中的一样旋转跳跃起来,甚至涌向我。第一时间我想到了梵高,感动得留下了眼泪,由于吃药我已经很久没有哭了。这种感觉不是悲伤也不是孤独,而是理解。世界上形形色色的人当中总有一些孤独的灵魂,而孤独的灵魂也可以有强烈的共鸣,虽然我们不是一个时代的人。
知乎这一段回答,说出了绘画艺术的本质。绘画就是人类灵魂内容、意识思想表达一种很好的方式。
追溯到4万年前法国岩洞的智人岩画的内容,与4万年以后梵高、汤米·麦克休Tommy McHugh绘画表达的情感内容,梵高、汤米·麦克休对于色彩的运用与4万年前的智人有基本一致的要素。
肖维岩洞中共有1000多幅壁画,可追溯到3.6万年前的石器时代,它们被认为是欧洲最早的人类文化形式。(网页截图)
这就可以下结论,绘画表达的人类意识内容,首先是跨越时间与空间。
梵高是在精神病发作以后,才创作了最伟大的作品。
汤米·麦克休Tommy McHugh是大脑严重创伤以后,没有学过绘画的他,突然具有狂热创造力,他不但充满了创作力,而且无法停止手中的创作。他渴望把所有的空间都填满自己的作品,这已经成了一种强迫症。他画满了家里所有的地板、墙砖、天花板,他疯狂的在所有能够绘画的地方创作,不仅仅用画笔和颜料,甚至用蜡油和烟火。
这不是告知大众,绘画的天赋不是仅仅通过学习就可以得到。绘画,是人类视觉系统对于三维空间,时间的维度,光谱光波维度五个维度综合感知。
在大脑发生病变引发神经疾病,大脑严重损伤的情况下,按照牛顿经典世界脑科学理论,人的视觉系统受到了严重损害,人类应该不再具有正常的三维空间、色彩光波、时间运动的感知能力,而且大多数情况下,经典世界的脑科学是正确的,现在大脑受到严重损害丧失正常视觉功能的情况,属于绝大多数。
但是汤米·麦克休Tommy McHugh绘画天赋是脑损伤以后才具有的,属于后天学者症候群。
后天学者症候群(Savant-Syndrome)是指有认知障碍,但在某一方面,如对某种艺术或学术,却有超乎常人的能力的人。自闭患者中有10%是学者症候群(故称自闭学者,Autistic savant),大脑损伤患者中则约1/2000的机率是。(50%
自闭症患者, 50%大脑损伤患者)。
他们的IQ大部分低于70,但在一些特殊测试中却远胜于常人,故俗称为白痴天才(Idiot Savant)。他们的天赋有多种不同的形式,有演奏乐器、绘画、记忆、计算及日历运算能力。美国电影《雨人》中的“雨人”就是一个典型的学者症候群,他对数字的计算能力和记忆力非常惊人。
后天性学者症候群指儿童或成年人在左脑受损后,突然间发展出的学者症候群患者特殊才能。学者症候群指个人存在严重的智力障碍、自闭症或其他心理疾病,却拥有与其障碍全然相对的、不协调且惊人的某种能力。后天性学者症候群患者一般头部曾受创伤,之后出现超凡的数学、音乐或艺术才能。
传统的脑科学,把此现象归于大脑的可塑性,是没有说服力的。
依据现代的相对论、量子场理论,就可以很好的解释。
宇宙在宏观角度、超微观角度,都是一体的统一的,引力场量子场就是宇宙构成的基本因素。宇宙在其背后存在一个隐蔽的秩序,全息宇宙的理论就充分说明了这点。
人类的DNA就是存在于人体的每一个细胞之内,只要是人的头发、唾液、骨骼、血液、人体的任何的机体部分,都是带有DNA。一个DNA就包含人类的整个信息内容。
人的意识就是由于宇宙的量子场存有人类以及所有生命的量子信息。
胎儿在子宫内的发育过程是一个极其复杂而富于神奇的演变过程,其生命开始于一个小小的受精卵,逐周在子宫内发育成健康的宝宝。
一个人自子宫中诞生,就是神经系统率先发育。感官发育离不开脑部发育
第3个月,胎宝宝的身体比例中,脑袋显得很大,大脑已经发育得非常复杂;第4个月,脑部迅速发达起来,但脑的表面还很平滑,没出现沟回;第5个月,感觉器官开始按照区域迅速的发展,味觉、嗅觉、触觉、视觉、听觉会在大脑中专门的区域里发育;此时神经元的数量减少,神经元之间的连通开始增加;第7个月时,胎宝宝的脑细胞在迅速增殖分化,神经系统发育;到9个月时,胎宝宝脑的功能已经较为发达。
第1~2个月感觉器官初现雏形
孕4周后,胎宝宝的视网膜初步形成。6周后,听觉开始形成。接着小手、小脚以及面部器官开始出现雏形。但是,此时胎宝宝的感官功能还未形成。
第3~4个月触觉、味觉形成
孕8周以后,胎宝宝的皮肤开始有感觉,随着神经元的增多,用手触碰腹部,TA会蠕动起来。孕11~12周味觉发育完成,可感觉甜、酸等多种滋味。
第5~6个月听觉开始发达
胎宝宝的听觉越来越发达,听到不喜欢的声音会皱眉。18~20周开始,孕妈咪会感觉到胎动,胎宝宝也会对孕妈咪的触摸做出收缩反应。
第7~8个月视觉变得敏感
孕27~28周,胎宝宝脑部的发育非常快,能认知节奏和旋律,有时还会用胎动对声音做出回应。同时还能能感觉光线的明暗,对外界的刺激也越来越敏感。
第9~10个月感官发育完善
孕37周时,胎宝宝几乎能对任何光线产生反应,眼睛也能灵活地眨动。随着宫内空间的缩小,胎动开始那么频繁,不过此时TA的感官发育已和新生宝宝差不多了。
胎儿的发运过程,就是在宏观宇宙世界发育的过程。孕4周后,胎宝宝的视网膜初步形成。6周后,听觉开始形成。也就意味着,视觉系统是胎儿最早形成的感知系统。
在超微观的量子世界,胎儿的发育就是一个量子场的量子坍塌的过程,也就是量子信息传输的过程,超弦的振动频率是量子世界的基本构造。
也可以说,胎儿就是宇宙信息的在宏观世界的载体与记录者,胎儿具有许多天赋不是来自后天的学习,而是在胎儿子宫发育过程中,胎儿从宇宙生命场中获取的。
每个婴儿天生的5种天赋。
1.运动能力。在怀孕第7周胎儿就开始学习运动。
2.音乐能力。宝宝在胎儿时期就能被子宫外的音乐吸引,宝宝在几乎还站立不稳时就会按音乐的节奏摇晃。
3.绘画能力。婴儿在出生后第4个月到第8个月开始学习看东西,眼睛和大脑中的视力中心被接通,外界一幅幅的画面印在他们的脑海中。
4.婴儿的面部识别能力。
5.语言能力。美国科学家发现,婴儿从出生到4个月是各种语言的专家,他能够分辨出150种人说话的声音。只有在6个月左右才变为本国语言的专家。
婴儿的天赋能力,在子宫就具有了,这也证明了人类的意识确实有一部分来自外部的宇宙世界,以及人类基因带有的意识信息。这就是佛学说的第八识种子依的部分。
在成人以后,婴儿的天赋能力渐渐丧失。但是在后天性学者症候群中,由于大脑的损伤,导致后天性学者症候群的成员,突然获得了来自宇宙生命体的信息,这个信息比婴儿的天赋信息更加完整、更加强大。
美国中年男子贾森·帕吉特,12年前,他就是一个普通人,对数学等学科毫无兴趣。12年前遇袭,脑后挨了一闷棍,第二天醒来,帕吉特走进浴室,觉得眼前的世界完全变了样,“水流变成一条条垂直的线”。随后,帕吉特开始痴迷于家中所有的线条。并且他不再上班,投入全部时间和精力研究数学和物理,专注于分形几何学[。他把这段奇特经历写成回忆录,于2014年4月22日出版。
几何天才:一次抢劫导致帕吉特受到了严重的脑震荡,并使他的数学、物理和艺术才能释放了出来,此后他开始绘制出类似右边的那些图案。在此之前,这位大学辍学者从不知道自己拥有这些才能。
分形几何学的基本思想是:客观事物具有自相似的层次结构,局部与整体在形态、功能、信息、时间、空间等方面具有统计意义上的相似性,称为自相似性。虽然分形是一个数学构造,它们同样可以在自然界中被找到,这使得它们被划入艺术作品的范畴。分形在医学、土力学、地震学和技术分析中都有应用。分形几何学作为当今世界十分风靡和活跃的新理论、新学科,它的出现,使人们重新审视这个世界:世界是非线性的,分形无处不在。分形几何学不仅让人们感悟到科学与艺术的融合,数学与艺术审美的统一,而且还有其深刻的科学方法论意义。
贾森·帕吉特可以研究现代最前沿的数学--分形几何学,就完全不是用学习能力可以解释的。这与汤米·麦克休Tommy McHugh绘画天赋,具有强大艺术创造原动力的源头是一致的,就是贾森·帕吉特与汤米·麦克休的大脑,重新与宇宙生命体信息场接通了。
宇宙生命体信息场存有人类的所有的宇宙生命的智慧,也就是存有数学大智慧、绘画大智慧等等。贾森·帕吉特与汤米·麦克休后天的大智慧,不是突然就有的,而是承接了宇宙生命的大智慧。
牛顿经典世界的脑科学理论,以大脑的可塑性来解释贾森·帕吉特与汤米·麦克休的后天大智慧,根本就是说不通的。要以大脑可塑性为依据,那么绝大多数脑损伤患者,为何没有大脑功能恢复正常呢?绝大多数脑损伤患者的经历,证明了成年人的脑损伤是是很难恢复的。神经元一旦损害就是永恒的损害。大脑可塑性只是极个别的情况。
所以,贾森·帕吉特与汤米·麦克休后天的大智慧,只有在相对论、量子理论的基础上,才可以合理的解释。
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我们探讨了人类的感知系统第一部分视觉感知系统,从而证明了人类视觉感知系统就有五个维度的感知,三维空间,时间维度,色彩的光波光谱维度的感知。
接下来探讨人的声音感知系统。
听觉系统是听力感觉的知觉系统.它主要由植物神经和交感神经支配。声波作用于听觉器官,使其感受细胞兴奋并引起听神经的冲动发放传入信息,经各级听觉中枢分析后引起的感觉。16至20000赫兹的空气振动是听觉的适宜刺激,这个范围的空气振动叫声波。比16赫兹低的次声,以及比20000赫兹高的超声人们都听不到。声波作用于听觉器官,使其感受细胞处于兴奋并引起听神经的冲动以至于传入信息,经各级听觉中枢分析后引起的震生感。听觉是仅次于视觉的重要感觉通道。它在人的生活中起着重大的作用。人耳能感受的声波频率范围是(重点16~20000赫兹),以(重点1000~3000赫兹)是最为敏感。除了视分析器以外,听分析器是人的第二个最重要的远距离分析器。从生物进化上看,随着专司听觉的器官的产生,声音不仅成为动物攫取食物或逃避灾难的一种信号,也成为它们彼此相互联络的一种工具。
空气振动传导的声波作用于人的耳朵产生了听觉。人们所听到的声音具有三个属性。称为感觉特性,即响度、音高和音色。音强指声音的大小,由声波的物理特性振幅,即振动时与平衡位置的最大距离所决定。音强的单位称分贝,缩写为dB。0分贝指正常听觉下可觉察的最小的声音大小。音高指声音的高低,由声波的物理特性频率,即每秒振动次数决定。频率的单位称赫兹,缩写为Hz。常人听觉的音高范围很广。可以由最低20赫兹听到20
000赫兹。日常所说的长波指频率低的声音,短波指频率高的声音。由单一频率的正弦波引起的声音是纯音,但大多数声音是许多频率与振幅的混合物。混合音的复合程序与组成形式构成声音的质量特征,称音色。音色是人能够区分发自不同声源的同一个音高的主要依据,如男声、女声、钢琴声、提琴声表演同一个曲调,听起来各不相同。音色的不同由发生物体本身决定。
听觉系统涉及人类两大天赋能力,音乐能力,语言能力。
在乔姆斯基看来语言是一种与生俱来的大脑器官,和人的眼睛嘴巴一样是由人的基因决定的,它存在于大脑之中并且是可以遗传的语言器官,最初始状态并不为零而是具有一种先天赋予的语法结构这种语言官能能通过基因遗传存。
人类是如何学会说话的,以儿童为例一般儿童子五六岁时就可以掌握母语,而在这个年龄段学习起其它只是还比较学习起其它只是还比较困难,如数理化知识,语言的学习却是相当容易而且儿童在学习得语言的过程中获得的的语言信号很多都是不标准的不符合语法规则的,但儿童却可以从中掌握标准的语法并迅速学习得,他们接触到的语言是有限的却能从中掌握一套系统的语法规则并发展出无限的句子,由此乔姆斯基提出这样一种观点语言官能存在于人的大脑里,通过遗传基因代代相传,这种语言官能必须在一定的外部因素的启迪或刺激下才能发生才能转换生成不同语言这样的表层,即先天的普遍语法是相同的,只是表层语法结构不同把一个在中国出生的婴儿放在美国长大,他习得的是英语。还有狼孩的例子,小孩遗失后与狼一起生存学会的是狼嚎这些都可以验证乔姆斯基的观点。
外界环境促使语言从普遍语法向具体语法转换,但其本质不会发生变化。语言是如何运用的,乔姆斯基认为创造性是语言的本质特征之一,人类可以运用有限的语言知识创造出无限的表达方式这就是一个关键的概念生成,人类本身就具有创造和生成句子的固有机制。语言通过有限地手段造就了无限表达的可能。乔姆斯基的天赋假设论,乔姆斯基的一切语言观念都体现了他的语言哲学观念,转换生成语法学派将哲学与语言学结合起了来。乔姆斯基与笛卡尔语言哲学观念之异同,要了解乔姆斯基的语言观就必须对唯理主义有所认识,唯理主义认识论是由十七世纪法国的笛卡尔创立的,人类的主观认识是人类大脑里固有的知识而非来源于实实践,固有的天赋观。
天赋观念论是西方哲学中一种唯心主义先验论的认识论学说。天赋观念学说源于古希腊。古希腊唯心主义者柏拉图提出“灵魂回忆说”,以柏拉图为代表的古希腊哲学家把世界看成是一种理念性的存在,人们通过学习活动所获得的知识不过是对已经被尘世暂时埋没的灵魂知识的回忆。罗马基督教思想家奥古斯丁认为经验不是实在的,知识的确定性起源于人的内部,这是对古希腊天赋观念思想的继承。
法国唯理论哲学家R.笛卡尔提出“天赋真理”他认为人们所获得的观念有三类,“有一些是我天赋的,有一些是从外面来的,有一些是我自己制造出来的。”第三类是心灵随意平凑的产物并不具有探究价值,由于主张“普遍怀疑”,笛卡尔认为第二类观念,也就是通过感官由外界获得的,是值得怀疑不能信任的。因此,只有第一类观念,那些不证自明的是最真实、最可靠的。在笛卡尔看来,一些具有普遍性与必然性的简单公理与原则都是上帝在人出生前就放到人心里的,是永恒不变的真理,是人们可以信任,并借此推理演绎而认识世界上其他复杂事物的基础。笛卡尔主张理性,希望以数学化的严密思维,逻辑推理来分析研究哲学,他提出了世界确定性的第一原则,即具有天赋性的“我思故我在”作为哲学的第一原理。
莱布尼茨是天赋观念的集大成者,在继承和发展了以往哲学家的认识论思想基础上,对笛卡尔天赋观念学说做了进一步地修正,提出了自己的天赋观念学说。他提出心灵是一块“有纹路的大理石”,一切思想,所有的知识都是天赋的,所有的观念都是以潜能的方式存在于人心中。天赋的东西作为人先以形成的知识结构对人的认识发挥着作业。莱布尼茨在认识论上坚持唯理论立场,吸收了经验论的观念,在两大逻辑原则的基础上提出两种真理的观念。第一种是推理的真理,建立在矛盾原则基础上。所谓矛盾原则就是两个相互矛盾的东西不能同时为真,也是同时为假。推理真理不是来自感觉经验的,只能来自心灵内在的潜存的天赋原则,只能来自理性。另一种真理是事实真理,事实真理是特殊的,偶然的,建立在充足理由原则基础上。事实的真理来源于感觉经验。
德国哲学家康德认为知识始于经验,但只是时间上始于经验,内容上并不来自于经验。他把知识了解为具有普遍必然性的严格科学知识称之为先天综合判断。先天综合判断可能的条件不是外来的,而是认识主体所固有的先验形式,如感性的空间和时间知性的概念或范畴。没有这些先验的概念,经验就难以理解和获得。康德的认识论某种程度上可以说结合了天赋观念论与经验论两方面的观点。
因此乔姆斯基的语言天赋论,是有很深的西方古希腊文明与现代哲学基础的,现代哲学从笛卡尔开始为起点,现代科学的基石就是现代哲学,笛卡尔--莱布尼茨--康德--黑格尔--海德格尔是现代哲学主流线索,天赋观念论与先验论,一直是西方哲学的中心话题。
至于东方的印度文化、中国的道教文化、佛教文化,更是有成仙成佛的天赋观念。东方文化的核心,就是天人合一。宇宙自然是大天地,人则是一个小天地。人和自然在本质上是相通的,故一切人事均应顺乎自然规律,达到人与自然和谐。老子说:“人法地,地法天,天法道,道法自然。”“天”代表“道”、“真理”、“法则”,万物芸芸,各含道性,“天人合一”就是与先天本性相合,回归大道,归根复命。天人合一不仅仅是一种思想,而且是一种状态。
在物理学中,引力波是指时空弯曲中的涟漪,通过波的形式从辐射源向外传播,这种波以引力辐射的形式传输能量。在1916年 ,爱因斯坦基于广义相对论预言了引力波的存在。引力波的存在是广义相对论洛伦兹不变性的结果,因为它引入了相互作用的传播速度有限的概念。相比之下,引力波不能够存在于牛顿的经典引力理论当中,因为牛顿的经典理论假设物质的相互作用传播是速度无限的。
http://news.163.com/17/1022/15/D1C348JF0001875O.html
欧洲南方天文台(ESO)16日就在网站发布了用天文望远镜“看到”的引力波之光。ESO的望远镜首次探测到引力波对应的光学信号,并在网站上公布了捕捉到的引力波之光画面。
爱因斯坦在广义相对论中曾描述:“引力波以光速迅速扩散,充满整个宇宙。”引力是由于质量所引发的时空扭曲所造成,任何有质量的物体加速运动都会对周围的时空产生影响,时空在伸展和压缩的过程中,会产生振动,这些振动就是引力波。这些波动,可以想象为将一块石子投入水中所掀起的涟漪,因此人们也为引力波赋以一个好听的名字“时空涟漪”。
金秋十月,“引力波”变得如巨星般耀眼,先是10月3日,来自LIGO(激光干涉引力波天文台)团队的科学家们由于其在引力波研究方面的贡献而被授予诺贝尔物理学奖。接着北京时间10月16日晚上10点,一个世界天文学界里程碑式的时间来到,美国国家科学基金会、欧洲南方天文台、中国中科院紫金山天文台等机构同步召开新闻发布会,宣布第一次同时“听到”和“看到”来自双中子星并合的一次引力波事件。
这是人类第五次探测到引力波。然而科学界的兴奋之情甚至不亚于第一次探测到引力波时。因为与之前被探测到的四个引力波信号不同,这次探测到的引力波信号GW170817来自1.3亿光年外两颗并合的中子星,而且科学家第一次同时观测到了引力波及其电磁对应体。
“这次科学家们宣布首次直接探测到了壮丽的双中子星并合产生的时空涟漪——引力波及其伴随的电磁信号。这标志着人类历史上第一次使用引力波天文台和其他望远镜同时观测到了同一个天体物理事件,这次发现同时也打开了等待已久的多信使天文学的新窗口,引力波天文学为理解中子星的性质提供了电磁天文学单独所不能实现的新机会。这次发现是由位于美国的激光干涉引力波天文台(LIGO)和位于欧洲的室女座干涉仪(Virgo)引力波探测器以及其他70个地面及空间望远镜共同完成的。”清华大学LIGO科学合作组织负责人曹军威说。清华大学LIGO科学合作工作组是此次中国唯一参与观测引力波的团队。自2009年成为LIGO科学合作组织正式成员以来,清华大学的这个团队参与了迄今为止的所有引力波的发现。
“这是人类迄今观测到强度最强的引力波信号。”与之前探测到的双黑洞并合引力波信号只有1秒不同,此次中子星并合产生的引力波持续了大约100秒,
LIGO科学合作组织成员的科学家向记者展示了双中子星并合的动画过程,两个天体相互旋进,最终并合并产生大量抛射物,外形就像旋转的风车。最大的惊喜来自100秒的后半程,“一定要准备好你的耳朵,听,开始了……”果然一声“啁啾”声传来,这就是双中子星即将发生并合前由于相互绕转频率不断提高而发出的声音,引力波长啥样,听这个声音就知道了。
在清华大学引力波成果展示现场,大屏幕上出现了一张北京地图,此次并合的中子星大约有多大,科学家说,直径约为20到25公里,如果放在北京地图上,大致可以覆盖北京的三环区域,“也就是说,清华大学所在四环外还不在中子星覆盖范围内。”中子星到底有多重,科学家预测,这两个相互旋进的天体的质量估计为1.5到1.6倍太阳质量,也就是说把1.5到1.6倍的太阳质量压缩到一个非常小的区域中,其密度大得惊人。距离我们有多远,约1.3亿光年,也就是说这是1.3亿光年前的一次碰撞,今天才被我们人类所观测到。
众望所归!2017 诺贝尔物理学奖给了引力波发现者
众望所归!2017 诺贝尔物理学奖给了引力波发现者
(引力波传播示意图)
(两个互相吸引的黑洞-示意图)
中子星合并并产生引力波示意图。大约13亿年前,两个间隔大约300公里,相互绕转的中子星逐渐靠近,越转越快,造成周围时空的扰动,产生引力波信号,并最终合并为一体
观测数据显示,在这两颗中子星的合并现场可以观察到明显的迹象,显示那里合成了大量重元素,包括金,铂和铀等。这回答了一个长期悬而未决的问题:宇宙中的重元素从何而来?
哈佛大学史密森天体物理学中心的厄尔多·贝格(Edo Berger)表示:“此前元素周期表中那些质量最大的元素的起源一直不甚明了,直到今天——我们了解到,它们可以在中子星的合并过程中被产生出来。”他说:“每次这样的合并事件都能产生质量超过一个地球的贵金属,比如珀金和黄金,还有很多非常稀少的稀土元素。”事实上,科学家们的计算显示,今年8月17号观测到的这次中子星合并事件,产生了相当于10倍地球质量的黄金和铂金。这些重元素在这里被制造出来,并随后被撒播到宇宙各处,或许其中一部分会有一天落到地球上,最终成为了我们婚礼上的爱情信物。(晨风)
引力场是描述物体延伸到空间中对另一物体产生吸引效应的理论模型。现代观点认为引力场是物质在空间中产生的空间弯曲效应,物体在该弯曲空间内运动时表现出在直角空间中的运动状态改变,从而体现出引力效应。在牛顿力学的经典理论框架下和爱因斯坦的广义相对论理论框架下均有对引力场的定量描述。然而,通过现代观测手段发现宇宙中星际物质的运动与现有理论存在不相符的现象,因此引入了“暗物质”和“暗能量”的概念,来弥补原有理论和实际观测的差距。尽管学术界针对暗物质和暗能量的可能的量、分布和属性已经着手研究,但它们仍然是未知大于已知,且尚未完全证实的概念。
引力场定义:引力场是一种全域性的时空性质,其场强度和能量物质分布及物质运动速度成正比关系。
所谓全域性是指从理论上来讲引力场是整个时空的性质,那么它的广度就是时空所在处必然存在引力场。
物质能量分布该怎么理解,在整个时空中物质能量的分布是不均的,引力场强度自然就是不同的。虽然是理论上是全域性的场,也就是弥漫整个宇宙。但是从微分思维出发,由于这种的物质能量的不均性,我们可以把全域场划分为N个局域场。
科学家们一再通过各种的观测和计算证实,暗能量在宇宙中占主导地位,约占73%,暗物质占近23%,我们所熟悉的物质仅约占4%。所以宇宙的运动不是由我们所熟悉的物质来推动的,而是由暗能量来推动的。太阳系和银河系的运动都是旋涡型的,所以,暗能量必定以一种旋涡运动的形式存在,以便推动它们的这种运动。结果,在暗能量运动的范围内就会形成一种旋涡场,我们称之为暗能量旋涡场,简称为旋涡场。
暗能量是驱动宇宙运动的一种能量。它和暗物质都不会吸收、反射或者辐射光,所以人类无法直接使用现有的技术进行观测。
人类到目前为止对宇宙的研究表明:27%的宇宙是由暗物质组成的,暗物质就像胶水一样把所有物质连接在一起。新的一项研究发现,一部分暗物质正在消失,而导致他们消失的原因则是暗能量。 暗能量很有可能在消耗着暗物质,如果这一推论正确那这种现象将对宇宙的未来产生重大的影响。相关结果已经发表在了物理学评论快报上。
暗能量和暗物质并不会吸收、反射或者辐射光,所以人类无法直接使用现有的技术进行观测。于是研究测试它们的性质变得十分困难。天文学家们一直以来通过观测一些宇宙结构和物质受引力的影响以及能够探测到的辐射来研究这一概念。
这项研究是基于宇宙时空的基本性质。在宇宙层面上来看还能揭示它的命运。如果暗能量真的持续吞噬暗物质的话,那我们的宇宙最后就会成为一个近乎绝对的虚无。暗物质在宇宙中的作用就相当于一个框架,如果不是因为暗物质我们所见到的星系们就不会在今天的位置。目前的研究表明暗物质很可能在被消耗,我们宇宙框架的成长随之变慢。
约二十年前,一项研究表明我们的宇宙正在膨胀,而膨胀的速率不是恒定或减慢,而是在加速。这项研究在2011年被授予了诺贝尔物理学奖。 学者们认为暗能量的密度可能是一种宇宙常量,而真空则提供了宇宙膨胀的动力。
通过研究许多不同的资料,研究小组比较了宇宙的膨胀规律。他们认为暗能量吞噬暗物质可以作为宇宙加速膨胀的解释。而传统的标准模型对这一现象并不能给出合理完整的解析。
在物理宇宙学中,暗能量是一种充溢空间的、增加宇宙膨胀速度的难以察觉的能量形式。暗能量假说是当今对宇宙加速膨胀的观测结果的解释中最为流行的一种。在宇宙标准模型中,暗能量占据宇宙约68.3%的质能。
模型
暗能量现有两种模型:宇宙学常数(即一种均匀充满空间的常能量密度)和标量场(即一个能量密度随时空变化的动力学场,如第五元素和模空间)。对宇宙有恒定影响的标量场常被包含在宇宙常数中。宇宙常数在物理上等价于真空能量。在空间上变化的标量场很难从宇宙常数中分离出来,因为变化太缓慢了。
要提及暗能量,不得不先提及另外一个和它密切相关的概念—暗物质,之所以将其称之为暗物质而不是物质就是因为它与一般的普通物质有着根本性的区别。普通物质就是那些在一般情况下能用眼睛或借助工具看的见、摸得着的东西,小到原子、大到宇宙星体,近到身边的各种物体远到宇宙深处的各种星系。普通物质总是能与光或者部分波发生相互作用或者在一定的条件下自身就能发光、或者折射光线,从而被人们可以感知、看见、摸到或者借助仪器可以测量得到,但是暗物质恰恰相反,它根本不与光发生作用更不会发光,因为不发光又与光不发生任何作用,所以不会反射、折散或散射光即对各种波和光它们都是百分之百的透明体!所以在天文上用光的手段绝对看不到暗物质,不管是电磁波、无线电还是红外射线、伽马射线、X射线这些统统都毫无用处,故尔不被人们的感知所感觉也不被仪器所观测,故此为了区分普通物质和这种特殊的物质而将这种特殊的物质称之为“暗物质”。
大脑暗能量
你躺在屋外的摇椅上打盹儿,腿上放着一本杂志。突然,一只苍蝇停在胳膊上,你拿起杂志去拍它。在苍蝇停在你身上之后,你的大脑里发生了什么?在停下来之前呢?长期以来,神经科学家一直认为,人在休息时,大脑中的神经回路基本处于关闭状态。从这个意义上说,此时的神经活动属于“随机噪声”,就像没收到信号的电视机显示的雪花状图案。而当苍蝇停在你的胳膊上时,大脑恢复意识,准备执行“拍蝇任务”。但最近的神经成像研究揭示了一个完全不一样的事实:当人们躺着休息时,大脑并未闲着,很多重要的神经活动仍在进行。这种不间断的信息传递被称作大脑的默认模式,它所消耗的能量是我们拍打苍蝇,或有意识地对其他外在刺激作出反应时所耗能量的20倍。实际上,我们有意识去做的大多数事件,比如吃饭和演讲等,都是对大脑默认模式下基准神经活动的背离。
理解大脑默认模式的关键,是要找到此前不为人知的大脑系统——默认模式神经网络(default mode network,DMN)。在组织神经活动的过程中,默认模式神经网络到底发挥了怎样的作用,现在仍在研究当中,但我们知道,大脑在形成记忆,组织其他各种需要为未来事件做准备的神经系统时(比如感觉到苍蝇停在胳膊上就下意识地去拍打,这个动作就需要大脑的运动系统随时做好准备),可能就是采用默认模式神经网络预先设定好的方式。在使脑区行为同步方面,默认模式神经网络可能也发挥了重要作用——让各个脑区就像赛跑运动员一样,在发令枪打响的那一刹那,都处于合理的“预备”状态。如果默认模式神经网络确实在为大脑的有意识活动做准备,那么研究这个网络的行为,也许能让科学家找到一些线索,揭示意识体验的本质。另外,神经科学家还推测,默认模式神经网络遭到破坏,可能会引起精神错乱,以及从阿尔茨海默病到抑郁症的一系列复杂大脑疾病。
人们在休息或发呆时,大脑里面到底发生了什么?过去几年,我们和其他一些研究小组对这个问题产生了极大的兴趣,因为多项研究都暗示,在这种状态下,大脑中存在一定程度的背景活动。
只须对大脑成像图进行肉眼观测,就能找到大脑背景活动存在的证据:无论来自对照组还是试验组,大脑成像图总是显示,多个脑区都处于相当忙碌的状态。由于都存在背景“噪声”,通过肉眼观察原始图像,我们几乎不可能从两类大脑成像图上找出差别,而要完成这一任务,只有利用计算机进行精密的图片分析。
进一步分析发现,在执行特定任务时,大脑消耗能量的上升幅度不会超过基础神经活动的5%。在神经回路中,大部分神经活动都与外部事件无关,这些活动消耗的能量占大脑总消耗能量的60%~80%。因此我们借鉴天文学家的说法,把这些固定存在的神经活动称为大脑的暗能量——看不见的暗能量占据了宇宙中物质能量的绝大多数。
推测大脑暗能量可能存在的另一个理由是,研究发现只有极少的感官信息能够真正抵达大脑的中枢处理区域。视觉信息从眼睛传向视觉皮层的过程中,信号强度会大幅衰减。
人们周围存在无数信息,每秒约有上百亿比特的信息抵达视网膜,但与之相连的视觉输出神经连接只有100万个,每秒钟视网膜传向大脑的信息只有600万比特,最终能到达视觉皮层的信息只有1万比特。
经过进一步处理,视觉信息才能进入负责产生意识知觉的脑区。令人惊讶的是,最终形成意识知觉的信息每秒钟不足100比特。如果这些是大脑所能利用的全部信息,如此少的信息量显然不大可能形成知觉,因此固定存在的大脑神经活动必定在此过程中发挥了某种作用。
神经突触的数量也暗示大脑暗能量可能存在。突触是神经元间的连接点。在视觉皮层中,负责传递视觉信息的突触数量还不到全部突触的10%。因此,大部分突触肯定是用于建立视觉皮层内部神经元间的联系。
1995年,威斯康辛医学院的BharatBiswal等人,发现在完全没有运动的休息状态下,大脑左右两侧运动皮层的fMRI信号仍然会显示出很强的相关性——即脑区激活(activation).
这是一个非常重要的发现,因为之前虽然知道左右两侧的运动皮层在完成双手协调任务时会同时激活,但并没有人会想到人在没有动手的时候负责控制两侧手的区域仍然会同步活动。这提示了一个大脑重要的属性——大脑中存在着某种暗能量,一种自发的脑活动,而且这些自发脑活动不是杂乱无章的,而是有组织的。
这些脑区包括这些脑区有后扣带回/前楔叶(PCC/Precuneus), 内侧前额叶(MPFC), 双侧角回(bilateral AG), 双侧外侧 颞叶 (bilateral lateral temporal cortex, LTC), 双 侧 海 马 (bilateral hippocampus, HF+) (Fox et al., 2005; Raichle et al., 2001)——在很多认知任务实验条件下几乎不激活。
Shulman 等人(1997)综述了相关正电子发射断层扫描(PET)的研究, 发现这些脑区的大部分在安静条件下的活动比主动任务条件下高, 被试在进行认知任务时, 这些脑区总是表现出负激活(deactivation)——即默认网络的活动和注意网络 (attention network)的活动相互拮抗(anticorrelation)
随后, Raichle (2001)提出大脑功能“默认模式(Default mode)”的概念, 以指当大脑不加工外在任务时回归到基线状态(baseline state), 并将支持这一功能的脑区称之为“默认网络(Default Mode Network, DMN)”。这一概念逐渐被其他研究者所接受。
Mazoyer 等人(2001) 的PET研究元分析, 以及Shannon (2006) 分别对区组设计和事件相关设计的 fMRI 研究进行的元分析得出的默认网络脑区均和 Shulman 等人(1997)的元分析结果非常相似。Greicius, Krasnow, Reiss和 Menon (2003) 首次使用静息态功能连接分析发现以默认网络的重要脑区后扣带回/前楔叶为种子点, 其与剩下的脑区都存在功能连接, 说明这些脑区具有同步活动的特性, 证实默认网络的存在。独立成分分析的研究证明默认网络的存在, 研究发现对大脑低频血氧信号进行独立成分分析, 可以分离出几个不同的成分, 其中一个成分就是默认网络, 其覆盖脑区与任务诱发的负激活脑区类似(Greicius,Srivastava, Reiss, & Menon, 2004; Damoiseaux et al., 2006)。
和感兴趣的朋友聊天,发现还有很多概念不很清楚,本着逐一掰斥明白的目的,未来几天会先围绕“默认网络”聊一段。
但是量子场才是最基本的!
http://www.sohu.com/a/132709257_372479
我提到了世间万物并不是由你们所熟知的基本粒子构成的,而是由遍布宇宙的场构成的。没错,在你身体里的所有电子都是来自同一个场的波。也就是说,你身体中的电子和我身体中的电子都是来自同一个场的涟漪。而这背后的理论就是量子场论,今天就来简单探讨一下为什么我们需要量子场论?
概念告诉我们电子和光子的性质在根本上是非常相似的。尽管它们二者间的质量和电荷非常不同,但在适当的条件下,它们都会表现出波的行为和粒子的行为。
在经典物理中,这些物体的确是非常不同的。电子和其它物质粒子被认为是自然的基本成分。相比之下,光则是衍生的概念:它是电磁场的涟漪。如果光子和粒子是同等的,我们要如何协调在量子世界中的这个区别?我们是否应该把粒子视作基本的,而电磁场只有在来自光子的集合的一些经典极限下才会出现?又或者我们应该把场视作基本的,而光子只有在正确对待和量子理论相符的场下才会出现?如果后者的观点是正确的,我们是否应该引进一个“电子场”,它的涟漪产生了具有质量和电荷的粒子?
△ 通过对撞质子束,会产生出大质量的希格斯玻色子。(图片来源:CERN/AP)
△ 粒子是场的激发态,或说场的局域振动。(图片来源:Fermilab)
这些问题的答案就是量子场论所要回答的。我们最终会发现后者的观点是最有用的:场是基本的,而粒子是衍生的概念,只有在量子化后才会出现。当电磁场被量子化后,光子就会出现了;而物质场被量子化后就会出现带有质量和电荷的粒子,比如电子。而最终我们会发现,为了描述自然的基本定理,我们不仅需要引进电子场,也需要夸克场、中微子场、胶子场、希格斯场等等。自然界中出现的每一种粒子都有一个相关的场。
量子场论在凝聚态物理、高能物理、宇宙学、量子引力和纯数学中都有重大影响。可以说它是自然定律所谱写的语言。
量子场论(Quantum Field Theory, QFT),量子场论是量子力学和经典场论相结合的物理理论,已被广泛的应用于粒子物理学和凝聚态物理学中。
量子场论为描述多粒子系统,尤其是包含粒子产生和湮灭过程的系统,提供了有效的描述框架。量子场论的实效理论应用也是与2013年的诺贝尔物理学奖的“希格斯粒子场”的微观量子粒子的关联,作为量子场粒子的中介子的媒介粒子“希格斯玻色子”存在和发现。量子场论包含着希格斯机制(希格斯粒子场)理论。非相对论性的量子场论主要被应用于凝聚态物理学,比如描述超导性的BCS理论。而相对论性的量子场论则是粒子物理学不可或缺的组成部分。
粒子物理标准模型是微观现象的物理学基本理论,而量子场论是粒子物理的标准模型的数学基础。标准模型认为一切物质都是由该模型中的基本粒子构成,而这些基本粒子可以用量子场论描述。
量子场论的建立基于经典场论和量子力学。经典场的物理性质可以用一些定义在全空间的量描述〔例如电磁场的性质可以用电场强度和磁场强度或用一个三维矢量势A(x,t)和一个标量势\phi(x,t)描述〕。这些场量是空间坐标和时间的函数,它们随时间的变化描述场的运动。空间不同点的场量可以看作是互相独立的动力学变量,因此场是具有连续无穷维自由度的系统。场论是关于场的性质、相互作用和运动规律的理论。量子场论则是在量子力学基础上建立和发展的场论,即把量子力学原理应用于场,把场看作无穷维自由度的力学系统实现其量子化而建立的理论。量子场论是粒子物理学的基础理论,但也被广泛地应用于核理论和凝聚态理论等近代物理学的其他许多分支。
通过上述从人的天赋论哲学,天人合一文化,到引力波、引力场、量子场论,可以论证人类的文明已经发展到了对宇宙是一体化的统一的生命场的认知阶段,牛顿力学的经典理论,只是在地球三维时空的范畴之内近似的符合宇宙的本质。
当今脑科学建立于牛顿理论之上,认为大脑的意识只是物理化学反应过程,由于他无法进一步描述意识是量子场的运动而被放弃。 |
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