纪念《三旋理论初探》出版十周年(2)


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送交者: yetiaoxin 于 2012-12-21 13:14:52

纪念《三旋理论初探》出版十周年(2)
----三旋构想的时代使命
(发表于《河池学院学报》2008年 第A01期357-59页)
刘月生

只要拿起中国学者首创的《三旋理论初探》就回想到美国科学家托马斯•库恩的《科学革命的结构》。正如理论物理学家、诺贝尔奖得主温伯格所说:“科学革命能够符合库恩所描述的模式的,似乎只适合于近代科学产生前后的那一特殊历史时期内对一些特殊自然现象认识的变化”(《对峙:科学及其文化敌手》)。中国理论物理学者王德奎的三旋模型通过“广义自然全息”已贯通万事万物,一直追索到宇宙、生命、思想的三旋起源,是否也有她的“特殊历史时段”呢?如果说库恩的范式转移模型仅适于亚里斯多德力学到牛顿力学的演变,那么王德奎的三旋类圈体模型是否只有放在宏观地球的运动和微观及宇观的量子与引力简并的描述才是生动而有说服力的呢?我们试从理论提出、数学模型和实验依据三方面来分析这本新著的特色:

(一)
首先,从诺贝尔奖得主杨振宁的猜想——自旋是一种“结构”开始,三旋“结构”的首创者王德奎敢于以整个西方现代科学的挑战者姿态,明确指出“从牛顿力学、相对论、量子力学建立以来,到今天的非线性科学,虽然发展和完善了很多数学工具,但都没有捅破能与形如何统一这一点。”(P3)
王德奎站在第三次大统一的高度(第一次是牛顿把天上的力与地上的力统一,第二次是爱因斯坦把时间与空间统一,)认为牛顿力学方程、麦克斯韦电磁场方程、爱因斯坦广义相对论方程、薛定谔量子力学方程、杨振宁规范场方程及大统一方程、超大统一方程、超弦方程和混沌、弧波、分形等一类非线性科学方程,都涉及能相和形相的统一问题(能相即对物体能量作的相图,形相即对物体形状作的相图)。而能相与形相的统一又在于要找到统一的相图。
王德奎依靠的就是三旋结构模型来作他的统一相图,以完成他的第三次统一的科学伟业。现代科学的数学模型尽管精确到了圈圈点点的许多方面,但都没有把自旋像笛卡儿用三个直角坐标来解构或建构,而王氏恰恰从这一三旋的结构和建构来观控世界,这样宇宙的万事万物尽管形相——物体的形状千差万别,而它们的能相的简并模式,都可被归结为由类圈体自旋的环面或极限环的分岔、周期、倍周期、准周期、拟周期、延伸、压缩、折叠等张力所决定。
王德奎的类圈体存在三种自旋(即面旋、体旋、线旋)的结构模型并非空洞的幻想,而是确立在“物质存在有向自己内部作运动的空间属性”(P3)的实际中,并且早在普朗克的量子论、爱因斯坦的相对论中,就已经把物体的刚性概念在微观和高速下变得模糊了,从而为三旋结构的进入提供了立足之地。(P5)
进一部来看,20世纪,人类探索物质的能相与形相的统一,通过相对论发现质能关系上数量相等,通过量子论发现个体的能相和形相,愈到微观愈是趋同,从现代科学发展,王德奎追溯到中国古代太极思维,用他的话说:“从欧几里德几何的点体观创立之后,经过两千多年的演变和发展,已经形成一整套的科学概念和科学的分析方法,追寻到了宇宙的极点的隐秩序范围。从欧氏几何(第五公设的破缺)到非欧几何(黎曼曲面),从爱因斯坦的相对论(时空的弯曲)再到卡路扎、克林的理论(第五维是微小圈),再到今天的超弦理论(杂化弦是闭圈),使太极数学中包含的圈态超旋思维再也隐藏不住了。”(P610-611)
如果说超弦理论(被誉为物理学的第三次革命)不再把两千多年实践应用下来的能量点作为科学基础的出发点,而是重新选定能量环,那么王德奎提出的“旋”理论——即以自然事物的自旋为研究对象的,包括了面旋、体旋和线旋的三旋坐标理论,其核心,不正是在事物(类圈体)变动不居的综合运动(三旋坐标)中把握事物的存在吗?这不仅与西方的超旋理论相对应,更有意义的是他还揭示了古代中国周易太极图所表现的对称、有序及混沌的统一,因为这种太极思维(初级)所反映的正是隐秩序中圈态的三种自旋。这种把握事物的存在,正是中国现代科学哲学家罗嘉昌所提出的“关系实在论”。

(二)
其次,三旋理论的数理模型在“初探”一书中有没有建立起来呢?在第一篇三旋数学的第三章三旋场论中,王德奎用259个公式演绎了三旋场的复杂性——在不同层次上,即以能相上像弧波,形相上像分形,时空表现像混沌(合作与抗衡性的拉伸、压缩、折叠、演化),把形态、功能和信息三个方面具有类似合作与抗衡的广义三旋作出的数学表达,又可以把构成完整三旋的相对独立部分称为三旋元的(几何三旋、功能或能量三旋、信息三旋)的三旋场,在各层次的相似的无标度性用数理模型揭示。
如果说他把20世纪相对论力学和量子力学的统一,类比为第三次形相与能相的大统一,那么,我可以列数第一篇与此类比有关的有:
(1)、新的象性拓扑结构动力学产生的“荷性”,使自旋再次被看成是新旧基本粒子物理学的分水岭;(P12)
(2)、把“群落”引进色动力学,可类比设想一个原子,一个分子也可看成是圈态生境群落;(P20)
(3)、电磁场可类比是一种三旋类圈体,电磁场中的电子是类圈上的转座子(把类圈体模型引进规范场,三旋对应的不变性仍然直观存在);(P14,P15)
(4)类比环面与球面不同(形)伦,缩影成圈和点也不同伦的投影。反映在黑洞物理学上,史瓦西黑洞在奇性区域是一点,克尔黑洞在奇性区域是环性;类似地在协同学上,就有了“目的点”和“目的环”之分。三旋正是把圈和圈态看得比点更基本。(P64)
(5)、历史类比:几千年来,人们都重视空间理论,而在时间理论上开拓不大(超弦理论有开拓,也是从多维度空间启发中,发散时间,但无类似笛卡儿三角坐标式的开发空间的形象性,且时间一维)。三旋理论冲出这种桎梏:时间可以是多环面并存,在三旋的综合中出现观察效应上的不同性(P44)。芝诺悖论,把他的老师巴门尼德与苏格拉底争论的焦点(思维与存在、物质与真空存不存界面?)形象化为希腊神话中的飞毛腿阿基里斯追不上乌龟。这就预言了,把时空作为点的堆集的这种关于宇宙和谐性的空间基础研究出现的危机,必将导致毕达哥拉斯学派的瓦解(P95)
(6)现实类比:中国关于复合时空的论战,崔君达类似芝诺悖论的位置,何祚庥类似驳斥芝诺悖论的位置,重要的是何祚庥所坚持的那种没有变化的无限可分式的统一体的层子是不存在的。(P97-99)
(7)把相图分解为能相和形相是三旋的一个主要解析特色,这种两重分解法类似于:洛仑兹变换=空间+时间;复数=实部+虚部,机械能=动能+势能;纤维丛=底流形+纤维。(P210-211)
(8)比类取象与X型科学:用东方的类比思维模式看,宇宙本是一个观测者参与的宇宙;人是从宏观仪器上提取的信息,即使对于微观,也仍然只能拿着宏观仪器推测微观。
客体的信息,只能得到微观客体的宏观度量表达。因此人类的思维是一种宏观规律,而宏观规律又只能是一些进化着的比类取象,进而产生由符号构成的结构,故比类取象可以与自然界本身的规律“同构”。
X(狭义)型科学,它强调比类取象担当的角色,要抓住自然规律的稳定性特征,在一定范围内能提供大家去分析的客观性的判据。(例如数字公式和模型在物理学中的运用。)如果比类取象的角色自然地等同于与观察方式无关的客观实在性,并在一定范围内能独自成系统地进行探索发展,和能不断提供着分析科学理论的客观性的判据,那么这样的比类取象科学(应用和理论)都可以叫X型科学,三旋理论注意把数学思维注入到比类取象的研究对象中,当然属X型基础科学。(P320)
(9)现实中运用量子论和相对论体现出的兼容,是可以类比纤维丛的底流形+纤维(P324),三旋把量子场和引力场的数学基础延伸到黎曼切口(P338),终于出现了量子与引力简并大统一方程(P346)

(三)
第三、三旋理论背后是科学共同体的思想实验还是大脑实验。
王德奎把创造性的思维活动称为“大脑实验”,它既不同于思想实验,也不同于真实实验。大脑实验不但支付脑力,而还还要动手、动脚,它是包括支配眼、耳、鼻、舌、皮肤等与整个大脑思维器官在内的一个有组织能力的实验活动,这是它不同于仅有理性思维的“思想实验”的地方。而和真实实验的区别又在于实验全过程中的中间阶段;真实实验面对的是以人工自然再现的理论材料和思维加工对象,而大脑实验则是以天然自然和模拟实验(即部分人工自然)为对象,搜集经验材料而进行思维加工的。
如果科学理论或假说要以这些经验事实来检验,那么又如何检验这些经验事实的可靠性呢?王先生指出尽管在实际中并没有完全可靠的办法,但仍然可以广泛的对经验事实进行比较,以人们的经验事实共同性来检验事实的客观性,这就是取一种全息吸引子——这只有大脑实验才能完成。着眼于以自然的标记为中心(对自然逻辑的归纳和演绎)形成大脑实验方法上的第一个法则,即标记中心法则。大脑实验的另一个方法是介旋,介旋把不同时代,不同地域的科学头脑联系起来,连接无机和有机界变成流,发表论文,参加学术交流,进行论战;上一代传授下一代,群体意识变成个体意识,历史性知识变成现实性知识,无不是介旋的作用。信息这种介旋,加快了人类社会进步。大脑实验不受时间和空间的限制。王德奎在全书第十八章“地球之谜与三旋”中,把栾巨庆行星对应区假说和板块说为代表的中外十九位大脑实验连成系统,使所有学说,都不过是地球三旋多层面的综合效应,这是一个多么令人向往的大脑实验啊!

(四)
最后,王德奎的三旋构想的时代使命是否带来又一个“蒋春暄现象”式的一次“一个人的战争”呢?我们的结论是:也许还是从量子悖论开始,到科学悖论告终。二十世纪,几乎所有科学巨匠都想解决百年之争的量悖论,使爱因斯坦的相对论和量子力学在能相与形相的大统一基础上统一起来,认为只有这这才能有基础科学研究的大突破。
但很多国家,科学的新苗并不能一定都长在国家圈定的科学苗圃里。信息经济学的创立者、2001年诺贝尔经济学奖得主斯宾斯教授回答记者提问时,就讲到为何美国能造就大批的诺贝尔奖得主。他指出的两大原因之一是,美国教育界和学术界里挑战权威和竞争创新气氛浓。在我们国家恰恰缺少这一点。曾记得2001年10月25日《科技日报》头版刊登了一篇长篇报道文章,报道了蒋春暄在数学上的多项重大成就:证明费尔马大定理、证明哥德巴赫猜想、黎曼假设否定、Iso数论基础、大数分解。据说2000年8月,美国公布21世纪五大数学难题,蒋春暄于1998年前就解决其中三个:哥德巴赫猜想、孪生素数猜想和黎曼假设。这是21世纪最大成果。这是中国几百年来数学上最大成果。这是空前绝后、划时代和中国能立于世界科技之林的成果。但却得不到国内的承认,故名之为“蒋春暄现象”。对此,长篇报道文章用黑体大字如下写着:“蒋春暄是一个极具争议的学者”。对于他的数学成就的评价,学界的观点是完全对立的。在美国著名学者桑蒂利眼里,蒋春暄是一个数学天才;而在另一些学者看来,蒋春暄的研究如同垃圾纸,不值一提。正是因为这种认识上的尖锐对立,蒋春暄的数学充满了迷幻色彩。它不禁使人要问:他是想蹬着自行车上月球吗?
我们揭示“三旋构想”的时代使命,是宣告我们以下的三个观点:
一、向西方传统科学真理观念的挑战,又要求得到本国西方传统科学权威人物的认同,才被社会认可。这本身就一个悖论。“蒋春暄现象”式的“一个人的战争”,正是这一时代背景的产物。
二、社会视角注意中心的转移层次与科学发展层次的对应点是否相符,这就出现了全球视角与中国视角的悖论(整体与局域)。科学发展在信息时代具有全球性,而中国社会视角的注意力的转移则有局域性,特别是资金的投入要围绕国家当前利益的迫切需要。
三、资金分配与舆论导向掌握在谁手?在专家还是大腕?要在这里找到结合,找到与意识形态中心的共鸣,它的突破将出现信息增殖。可贵的是要敢于长久坚持想象一种最新结合。即世界科学中心的转移,主要还是要有准备头脑的国家学术中心和社会视角注意中心的迎接。这恰恰是强调科学创新所忽视了的科学悖论:没有新科学准备的头脑,实际这些已取得地位的中心并不是无为,而是要勇于排斥有新科学准备的头脑的。


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