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 王德奎 发表于: 2007-12-9 11:12:53|只看该作者回帖奖励|倒序浏览|阅读模式

[西学桑蒂利强子与层子比较

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──气功层子与强子解读

⊙ 习强/文
  摘要:讨论桑蒂利的强子力学与层子的比较问题,十分有意义。因为桑蒂利为中国非主流的科学爱好者提供一种与主流的科学和谐相处的范例。
  关键词:桑蒂利、强子、层子、比较

一、两个对比
  “夸克”和“层子”的异同,有人评说是近代自然科学,特别是物理学,有两个基本的理念:一个是古西腊毕达哥拉斯的虚数与实数不对易地“数学本体论”;一个是古希腊德谟克利特的“原子论”──就是认为物质是由不可再分的粒子构成。所以当道尔顿发现原子以后,物理学家以为找到了不可再分的粒子,于是把道尔顿原子命名为“原子”。后来发现道尔顿原子是可分的,原子由电子和原子核组成,而原子核又由质子和中子组成。这些粒子统称为基本粒子。所谓“基本”,也是不可再分的意思。后来发现的基本粒子增加到300余种之多,并且有继续增加的趋势,于是科学家的理性提醒基本粒子可能还有内部结构,这就诞生了“夸克”理论。“夸克”理论认为,“夸克”才是最基本的、不可再分的粒子。
  同样,中国的“层子”理论也认为基本粒子有内部结构,即是由“层子”构成的。不同的是,“层子”理论认为,物质是无限可分的,即“层子”也有内部结构──是由更深层次的“前子”、“毛子”、“无子”组成。于是“夸克”理论和“层子”理论就有着“数学本体论”的不同:一个认为物质有限可分,一个认为物质无限可分。现在,国际主流界承认“夸克”理论──如果站在“夸克”理论的角度看,“层子”理论显然是错误的。但是国内主流从把传统学术认为的“一尺之棰,日取其半,万世不竭”,解释为“物质是无限可分的”着手,影视人们从这类学术的观点看,“夸克”理论也是可质疑的。
  盖尔曼因发明夸克荣获诺贝尔奖,而盖尔曼支持史瓦兹已搞了9年的弦论数学;1984年底,盖尔曼还替史瓦兹争取到加州理工的教授职位。由此可见,盖尔曼是把夸克与弦论联系在一起的。就在1984年,史瓦兹和格林找到了解决弦论最后一个重大矛盾之处的数学奇迹──今天弦论研究主导着基本粒子理论的领域,已经很难找到没有研究它的粒子理论家,所以有中科院院士讲,基本粒子以下不是粒子,而丝状物──开弦和闭弦。而2005年在瑞典卡尔斯坦大学传出的消息,开了18届的强子力学国际研讨会仍在反夸克强子论这个潮流,领头者就是美国创立强子力学──波包强子论的桑蒂利教授,这次国际研讨会也是祝贺桑蒂利教授的70岁生日会,中国灾害防御协会灾害史研究专业委员会顾问陈一文先生,曾陪同蒋春暄教授一起被邀请参加这次国际研讨会。
  到现在又过去了两年,在第二届全国民间科技发展研讨会上,陈一文先生提出了中国的研究机构与大学应翻译出版桑蒂利2001年出版的专著《强子化学基础及其对新型能源与燃料的应用》,因此借此来讨论桑蒂利教授的强子力学与层子的比较问题,就更为有意义。因为桑蒂利为中国非主流的科学爱好者提供一种与主流的科学和谐相处的范例。
  1、陈一文先生说,桑蒂利的强子力学二十多年来,是通过实验发现来证明他的非主流科学的“基本粒子”的特性及其工业生产应用的;他把这种非通过单纯的理论推导的实验发现逐步扩展到强子化学、强子数学领域,并且在生物方面取得一定的进展。那么桑蒂利教授创立的强子力学理论是些什么?它与传统的强子力学一致与不一致之处是些什么?
  A、陈一文先生说,桑蒂利的强子力学主要是1978年他才创立的新“基本粒子”──这是他视为有一定尺寸的“延展性”粒子。桑蒂利认为这是他的强子力学与传统量子力学发展相一致的地方。其实,早在上世纪五六十年代当强子洪流从新的加速器涌出之前,许多理论物理学家如1955年日本理论物理学家坂田昌一提出的坂田模型,1965年9月到1966年6月由来自中国科学院原子能所和数学所,以及北京大学和中国科技大学的39位物理学家组成的北京基本粒子理论组发表的42篇论文,提出描写强子内部运动的层子模型的,就认为,第一批已知的强子不是“点粒子”;即使到1968年才创立的弦理论,已不是“点粒子”,而有普朗克尺度下限。
  B、而且桑蒂利由于没有明确给他的延展性强子“基本粒子”提出一个确定的尺度下限,但又特别喜欢谈论他研究的是一定尺寸的有延展性的粒子之间的距离为“负值”的对象──这是处于“相互侵入”状态的相互发生强烈作用的情况。理解这一点也不难,我们可以把看成是费曼说的“时间倒流”,霍金说的“虚时间运动”,以及SXQ理论说的“点内空间”和环量子群落的交耦现象,且与桑蒂利创立的iso-数学也有联系。
  总结以上两点,说明桑蒂利并没有和主流的量子色动力学观点靠近,因为他把“负值”时的有一定尺寸的延展性“粒子”仍视为实粒子。桑蒂利自知这是一种非主流的“回采”观点,因为即使1968年才创立的弦理论,已受到普朗克尺度下限(10的33次方厘米)的限制,就更不要说其它各种微观发现的粒子如电子,在10的-13次方厘米以下就已经不能测准它们的半径了。因此桑蒂利也就实话实说,传统的量子力学无法研究这种状况,这就是强子力学与量子力学根本性的不同之处。
  但桑蒂利不气馁,陈一文先生说,他把这种非通过单纯的理论推导的实验发现,逐步扩展到强子化学、强子数学领域,并且在生物方面也取得一定的进展,如远优于核能技术的强子能源—中子能源技术、对二氧化碳的循环处理使用,磁分子燃气技术、NE氢气生产、强子理论在新型肥料中的应用,强子理论在新型医药中的应用、核电站放射性废料加速衰减无害化的处理等。
  桑蒂利不仅自创的强子力学,还自建“基础研究所”以及自办《代数.群.几何》刊物和自办学术会议。桑蒂利为中国非主流的科学爱好者树立的一个良好范例是,从不自己去争主流科学的国家科研经费、从不去争主流科学的诺贝尔奖、从无端地自以为是地恶意诽谤主流前沿科学的理论发展。
  也许桑蒂利认为,所谓的主流科学,就是指能持续不断增长地拿出实实在在的应用,而造福于人民的知识和技术。我们也认为,如果能做到这一点,即使在一个国家和地区,长时间处于非主流地位的科学,也能最终成为主流的科学。但有人认为,桑蒂利遭到恶意言论的攻击,是因为中国报刊和学术刊物,至今对桑蒂利教授及其创立的强子理论科技创新成就,没有作任何报道──到目前为止中国依然没有任何研究机构或大学,开展对于当代物理学前沿学科强子力学的任何实质性研究,我们认为这是对桑蒂利本意的误解。
  当然我们绝对不赞成任何形式的对桑蒂利无端的恶意攻击或诽谤,但造成这种情况,说它违背桑蒂利的本意,是它有硬要宣传与主流前沿科学去争夺承认的不理智的一面。诚然强子之谜,从上世纪五十年代初发现质子和中子可以在能量变换中进入新的较高能量的核子共振态,到目前物理学家满怀着美好的憧憬和急切期盼的欧洲核子研究中心的大型强子对撞机(LHC)2007年底能竣工,研究强子一直是处于探索竞争的焦点。陈一文先生认为,在这个进入物质航程探索的竞争中,“世界科学技术许多领域,处于即将发生对原有基本理论实现重大科学技术创新的一场科技革命大风暴的前夕,这场科学技术革命大风暴在哪个国家首先掀起,那个国家就首先受益;哪些大学对此能够有足够的敏感性,那些大学就能有所准备且从中受益。反之,哪些大学对此没有任何感觉,就可能落伍”。那么强子革命大风暴,有哪些主流的观点?这些主流的观点在哪个国家首先掀起?哪些大学对此能够有足够的敏感性?胜负如何?有何负面效应呢?
  2、强子革命大风暴1968年前有三种主流的观点:
  A、层子观点:粒子无限可分为不同的更小的粒子。我国首先受益:造出了原子弹和氢 弹,建起一支高能物理学队伍和为北京正负电子对撞机的成功建造打下了基础。 欧阳钟灿院士在《物理》杂志2007年第10期《何祚庥院士和理论物理研究所》一文中说:“层子模型的工作是国际上从强子由更深一层次的粒子所组成的观点出发进行的最早的系统研究之一,1966年在北京科学讨论会上报告时得到与会各国物理学家的好评。何祚庥在层子
  模型的物理图象和物理效应方面提出了很多想法,在这项工作中起了重要作用。”中国科技馆馆长、科学史专家王渝生研究员认为:上世纪60年代以来出现了基本粒子结构的“夸克模型”、“层子模型”等,使40年代末诞生的基本粒子物理学(又称高能物理学)至今方兴未艾,成果累累。
  B、基石观点:达到物质不再可分的一个层次,即真正的基本粒子。如夸克模型。
  C、弦论观点:“粒子”可分,但得到的仍是与原先一样的“粒子”,只是数量更多了。如超弦/M理论和圈量子引力理论。
  李华钟先生认为:“夸克动力学的QCD模型同层子模型是哲学思想不同,物理思想也不相同的两条路线,层子模型没有接纳非阿贝尔规范场而未能取得突破性的成果。”层子模型研究论文绝大部分是“引入强子系统束缚态相对论性内部波函数,假设唯象参数,从一些简单的低能过程定出最简单的波函数参数,然后……计算了许多低能过程的衰变率,分支比和质量比等。有些结果与实验很接近,但没有成功发展出一套被大家认可的束缚态波函数满足的运动方程和计算方法……夸克动力学模型是静态夸克模型加上非阿贝尔规范场……层子模型是低能现象的动力学模型,层子动力学模型没有非阿贝尔规范场作为层子相互作用,因此与夸克的动力学QCD [量子色动力学] 没有共同的动力学因素。至于渐近自由是QCD的高能区行为,与层子模型所集中研究的束缚态行为是无交迭的两种物理。” 但当时在大家都不清楚怎样恰当处理束缚态场论的情况下,层子模型做出了有自己特色的探索,取得了一定程度的可喜成果,不失为一种有积极意义的尝试。层子模型的道路最终没能走通,这在科学研究中也是常事。从今天的学术环境回顾层子模型,可以说它体现了一种朴素的学风,一种值得推崇的创新意识和团队精神;同时也告诫人们,信仰和哲学不可以代替物理和物理思想。
  新中国到如今改革开放,有一个从举“红旗”到同时讲“求是”的继往开来的过程,例如当年我国层子模型搞实无限可分,是举“红旗”,现在科学院也承认弦论,是讲“求是”,在科学探索上两者都是历史的产物。对后来产生的负面效应,我们已采取了果断的措施。例如,气功本是我国古代流传下来的一种强身健体的锻炼方法,虽然包含了许多中医学原理,但同现代前沿高能科学的结合还有很长的实验与理论距离。但据说是受大力宣传“层子”的影响,从上世纪八十年代初我国出现的气功,不断有“气功师”提出“灵子”、“龙子”、“炁子”等类似“层子”的微轻粒子“外气”发放物理模型。当然我国也有气功师说:“气功是不能普及的!气功确实有神奇效果,但不能出现在每个人身上,普及气功只会劳民伤财!气功界鱼目混珠,气功在几千年的发展中,尚未形成真正的理论体系,传统文化的应用尚有难度!”
  美国科学家汉斯.R.派格斯说:强子革命大风暴“到1968年前后总算结束了”。因为像元素周期表一样,实验解答了问题。当然,类似元素周期表一旦得到共识,物质原子就有了定数和规范。不能因为你发现了“猪”,就有“猪原子”,发现了“牛”,就有“牛原子”,发现了“狗”,就有“狗原子”……所谓的“灵子”、“龙子”、“炁子”等,如果说有“猪原子”、“牛原子”、“狗原子”……类似“层子”,以百万、千万之众的“气功师”硬要进入科学殿堂,那么问题就可想而知。当然问题还远不只这点,据1999年有关文献报道:气功组织泛滥,仅在全国各级民政部门登记的气功类社会团体,据不完全统计就达1,760多个,涉及近百个气功功法;一些人打着气功健身的幌子搞愚昧迷信、诈骗钱财,甚至进行反政府、反人类、反科学的活动。所以民间科学和主流科学应有不同的功能和管理,尊重群众的信仰,并不等于不要规范、法制。
  3、桑蒂利从一位遵从主流的科学家,走向其学术地位并没有获得学术界主流的承认时,按其西方国家学术规范就自觉地退出主流科学家的行列。据陈一文先生说,美国科学评论家波珀的著作《量子理论和物理学中的学派∶从后记到科学发现的逻辑》〔1992〕中虽然写道∶ 桑蒂利属于行进在一条不同的路线上,并完全不是轻视在普朗克、爱因斯坦、波尔、玻恩、海森堡、德布罗意、薛定谔以及狄拉克等领导下所发现的量子力学,桑蒂利也非常欣赏这些人的工作,但是在他的研究途径中,把量子力学(桑蒂利称为原子力学)的无可争辩的应用领域与核力学和强子力学区分开,即没有新试验的证明,量子力学在核力学和强子力学中就不能认为是有效的,这是返回爱因斯坦曾有的并被两位非常伟大的物理学家海森堡和波尔所放弃了的现实主义和客观主义立场。其实,这是指爱因斯坦当的一回“马赫”,而是不波珀对桑蒂利及其科学思想和理论成就的极高评价。
  正如陈一文所说,理解强子力学出现的物理学发展背景,回顾世界物理科学一百多年来发展至今所遭遇的主要问题非常必要。桑蒂利所属“强子力学”概念依据的是,形成为“波包”状的粒子之间则可能处于两状态,相互之间有的一定距离的状态,这与薛定谔的量子力学方程的概念一致。而其中特有的“相互接触甚至相互重叠的状态”强子力学的状态,不但是传统薛定谔的量子力学方程概念中的困惑,而且“强子力学”的这种被视为“一定距离的+接触/重叠的作用力”无法想象的“点”状粒子之间能够处于作用力的这种状态,早已被爱因斯坦、玻恩、海森堡、德布罗意、狄拉克等人研究过,而且现在已有孤立子波量子方程描述。
  那么当今与桑蒂利的强子力学相对的主流科学是什么呢?据在美国的沈致远先生透露, 美国超弦理论和圈量子引力论已成显学,占据一流大学物理系要津,几乎囊刮了这方面的研究经费,年轻的粒子物理学家如不做弦论,求职非常困难,资深的也难成为終身教授。因此,桑蒂利在美国退出主流,是事所必然。另据丘成桐先生透露,我国研究弦论的权威不过十多人,还赶不上韩国、日本和印度。应该说中国会接纳桑蒂利,但中国的主流并没有接纳桑蒂利,是因为他们还处在层子理论的回忆之中。
  4、其实,桑蒂利的“波包”强子与我国当年主流的层子模型,有异曲同工之处,所以也才有桑蒂利的支持者。例如我国有人评论量子引力和超弦时说:“ 用量子力学别说研究星系的结构,就是研究地球板块的形成也耽误事;量子力学只能用来研究原子范围大小的事情,宇宙学家之所以爱用量子力学研究宇宙的事,就是为了想要啥结论就能编出啥结论,量子力学研究宇宙是个死路,什么量子引力,什么超弦,统统见鬼去吧!”
  然而科学有真理,我们伟大的祖国、伟大的人民是追求真理的,在我国的科学爱好者中,早在弦理论1968年创立之前或后,就已经开始有站在自主创新的角度,用严格的数学推导和长篇的举证,分析后来的超弦/M理论和圈量子引力理论等类似的最新趋向发展,如相对独立推证的三旋理论就可与之既相互联系又相互印证。
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2# 四姑娘山
 楼主|王德奎 发表于: 2007-12-9 11:13:49|只看该作者
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桑蒂利强子与层子比较(2)

桑蒂利强子与层子比较(2)
──创新与两难哥德尔问题

习强

二、创新与两难
1、创新走向市场经济
创新不但决定于自己,也决定于他人──他人不但决定于多数,也决定于少数。这不是故弄玄虚,也不是说创新有不确定性。但类似哥德尔计算机的两难问题创新确实存在。
所谓哥德尔计算机,如类似既可证又不可证的数学问题。它来源于哥德尔定理无法防止把数学能力等同于一种能产生真陈述又能产生假陈述的算法过程。例如,创新有 “自主创新”,也有“自我创新”。自主创新是跟着国家、国际主流的创新;自我创新是不考虑国家、国际主流以个人的认知作的创新。对于一些业余科学爱好者来说,这是一个两难问题。
因为虽然有人说,上世纪科学界最重要的三个发现──相对论、量子力学、DNA的双螺旋结构,都是在相对困难的条件下产生的。但也有人说,这以后获得诺贝尔科学奖,都是用钱堆起来的。这说的是大实话。据卡尔.萨巴的《黎曼博士的零点》一书讲,即使数学上像1984年美国数学家布兰奇证明比伯巴赫猜想这样的数学难题,如果没有前苏联的30多位顶级数学家花了近三个月时间全心身地投入检查,布兰奇的证明不会得到世界的承认。但萨巴说,这是当时社会主义的苏联数学家不计报酬的情况下才能完成的,前苏联瓦解后,这样的事不会再存在。即使物理学上像李政道和杨振宁推翻宇称守恒定律,如果没有吴健雄小组等通过β衰变实验的检验,也不会得到世界的承认,而吴健雄小组等的实验是要花大量经费的,谁有权或关系让花这一大笔钱?所以,当我们的物质族质量谱公式和其实验检验方法的论文公开发表后,有人说北京正负电子对撞机就能做这种实验,但谁有权或关系决定愿意花这一大笔钱呢?即使爱因斯坦提出的广义相对论没有花多少钱,英国人组织远征天文考察队,也花了一大笔钱。如此等等,即使你能解决数学或物理学等的大难题,你不花国家的钱或你不要钱,人家要来检验,连一些国家或主流科学家也出不起这一大笔钱,那么对非主流的科学爱好者就更是可望而不可即了。所以非主流的科学爱好者多停留在解决数学或物理学等的原理大难题的创新上,也就不奇怪。
那么像这样一个案例,一位教授据说是站在总体把握自然科学体系合理性的“战略”的高度,对自然科学体系做总体梳理,着眼于哲学、数学基础、数学、力学、电磁场理论体系整体的思考,特别喜好“棍扫一片”,而且拒绝“枪挑一点”。这能成为主流吗?虽然有人赞扬他是“横空出世、气吞山河”之壮举,但此人也认识到如果离开了创建比现代物理理论更优越的理论实践,单凭逻辑学与认识论原则去评价物理理论体系的合理性,都不具有说服力。因为他按彭罗斯的类似分类,即使认为量子色动力学、规范场的统一理论、超弦理论及M理论等,都是一些理论家们杜撰出来的完全错误的理论,但也承认量子力学、狭义相对论是与实际相符的成功理论;广义相对论、量子场理论、弱电统一理论、夸克模型、大爆炸的宇宙标准模型等,是理论表述与被描述客体存在内容的某些效果相符的等效描述理论。
另外有人还说,创新要想法在正规学报上发表,但你要注意即使你的论文真的有科学价值,甚至是重大发现,要得到承认也十分困难。因为搞科学研究应该是科学院院士以及名牌大学的教授、专家的事情,他们拿着国家的基金,容易出成果,而且他们已经做有许多重大原创性成果。然而这种“棍扫一片”的创新,或者“枪挑一点”的反广义相对论,恰恰也有名牌大学的教授、专家以及科学院院士,你说他们是“民科”还是“官科”、是“伪科学”还是“真科学”、是“自主创新”还是“自我创新”?中国航天科工集团公司四部的高工蒋春暄,算是国家高层科研单位的高工,应该说也是“官科”;据他说攻克了费马大定理、哥德巴赫猜想,否定了黎曼假设等大难题,国内外有人提出,只要中国政府有关部门的干预,他的工作就得到世界承认。但从布兰奇的例子看,蒋春暄与布兰奇有相似之处。而且据说实际也有科学院院长曾这样做过,但科学院参加讨论的一些知名数学家,结果却“无人喝彩”;说明研究科学,实际是一个复杂的系统工程。
所有科学院的大门都是敞开的,是代表着国家级科研水平的权威部门,也是主管国家级科学创新的参与单位之一。但它们不跟国际主流,也是“民科”。以桑蒂利喜好的强子力学来说,1997年8月24-30日因中科院数学所邀请,桑蒂利来中国介绍他创立的iso数学,26日就在理论物理所介绍iso。这也是中国主流科学家们直接与桑蒂利打的交道,如理论物理研究所已广泛涉及物质微观结构理论、场论与宇观结构理论、凝聚态理论、非线性科学与理论生物物理、生物信息学、量子物理、量子信息和光与物质的相互作用理论等的研究,聚集的都是这些领域中优秀的科研人员,获得有如量子场论大范围性质的研究、实用符号动力学及其在耗散系统混沌研究中的应用、生物膜液晶模型研究、关于非平衡量子统计的闭路格林函数研究、电荷、宇称对称性破坏和夸克、轻子味物理理论研究等国家自然科学奖。但时间已过去十年,他们对桑蒂利教授创立的强子力学及iso数学,似乎也无人理睬。
是否我国的科学形势走入了“湍流”阶段?否!恰恰相反,我国科学正走入了一个幸运时期,这是一个和谐时期的社会--科学与历史积累同步,和谐与社会发展同步。我们曾经是强制性的,如“三个农民是五亿农民的方向”的集体化道路;现在已有选择性,如社会主义计划经济正走向社会主义市场经济。目前这种可选择,使我国科学也正走向市场经济,创新也在走向市场经济。蒋春暄和桑蒂利的可选择,就是这种幸运的缩影。
2、论据
A、一个真实的外国人
1989年9月10-15日,第二届国际气功大会在我国西安召开,大会主席是新加坡自然疗法学院院长洪世忠先生。在一次学术报告会中,他走下主席台到大厅后排会见一位客人,此时台上发言的学者,正在讲气功外气能改变蚊子的基因治疗艾滋病。洪先生小声对客人说:“中国人的胆子就是大,什么都敢讲。”据洪先生介绍,新加坡的法律规定,国家公务人员和从事文卫、教育、科学等公职人员,不得在国内宣传、组织、参与气功等特异功能活动,但对下层普通劳动者不受此限制。即你要搞气功,你就不要干公务员和从事文卫、教育、科学等公职。原因是气功等特异功能有争论,上层不稳定怕引发社会思想混乱。所以洪先生说,他不会把中国天则出版社出版的精装本《第二届国际气功会议学术论文集》带回国内。而在西安体育场,那天有数万人参加的第二届国际气功大会开幕式,他之所以讲完话,从主席台正中走到会场下,用自带的摄像机拍摄大会盛况,是因为他参加大会都是自费的,但他可以把这次拍摄到的胶片,卖给新加坡电视台,以换回参加大会的花费。
洪先生说的是现代科学表现出一种强烈的实证主义倾向。所谓“灵子”、“龙子”、“炁子”类似的气功特异功能,不能重复实验,是指它们的功法在实验论文中没公布;即使公布,用在相同类型的人身上实验,不成功概率超出了允许值。派格斯的《宇宙密码》上说,仅管许多物理学家都是实证主义者,但他们首先是实用主义者。这也适用于一个现代国家政府,不会被偏见影响它们对传统人群治理的活力。科学走向市场经济,而且分“官科”和“民科”,可见已是新加坡的经验。新中国一成立,把中西医的院校和医院分开,由群众自行选择看病,对中医采取的保护政策,也十分必要和正确的;一些反“伪科学”者对这一政策的攻击,是无道理的。当然,科学无所谓“官科”和“民科”,我们国家也主张“官和民结合”,但科学存在争议,而任何科学机构和组织也不是万能的。
B、任何科学机构和组织也不是万能的
强子是夸克的“分子”。派格斯说,强子内夸克的最成功模型之一是“口袋模型”。强子口袋内的夸克分离拉长的形状,描述了所谓强子的弦模型。我们很早就用“类圈体”的三种自旋耦合,描述核子共振态和夸克的分离,这种类圈体自旋可分叉,但不是无限可的。我们曾把论文寄给“天地生人学术讲座”主办人──中科院研究员宋正海先生,但宋先生谦逊地说,自己是搞海洋科学史的,不懂基本粒子物理学。我们已曾把论文寄给著名的钱学森院士,但钱学森院士也曾谦逊地说,自己是搞理论力学的,不懂基本粒子物理学;推荐去找著名的何祚庥院士,说何院士懂基本粒子物理学。
但1978年我们从《文汇报》和《解放日报》就知道,上海68届高中毕业生曹南薇以顽强毅力,自学读完大学物理专业的全部课程,并掌握了两门外语,在基本粒子研究方面对物质无限可分持怀疑说。然而据说她连续写的3篇高水平论文,被当时上海金属研究所一位姓陈的著名科学家看重,向中科院高能物理所推荐。曹南薇的情况,引起作为层子创立者之一的中科院高能所研究员何祚庥的高度重视,想试图改变曹南薇的学术观点,主动招收了曹南薇作研究生。三十年过去,曹南薇是否认真地对待“层子”作为“物理”的“实体”的假说,认为层子模型不仅可以包容盖尔曼等国际主流所提出的夸克方案,而且还能包容其它可能的以及能解释许多粒子物理实验现象的、各种方案的、不再是某种“数字上的符号”的、最成功的强子实体模型呢,《文汇报》和《解放日报》以后都没有再报道,曹南薇“消失”了;而层子模型主创者胡宁教授的学生、中山大学物理系教授关洪对层子模型的评价是:“除了层子是夸克的另一种说法之外,层子模型并没有给今天的物理学留下什么有积极意义的东西”。
所以,所谓业余数学家陆家羲把论文寄给中科院,未引起重视;生物全息律创立者张颖清的学术研究,不被中科院承认,是造成“悲剧”的原因;业余数学家蒋春暄教授攻克了费马大定理、哥德巴赫猜想、黎曼假设等世界数学难题,中科院就必须认可,这都不是从科学走向市场经济看问题,而是还留在计划经济时代。
3、科学走向市场经济
科学创新需要只争朝夕,也要学会耐心等待──这又是两难。
科学技术创新的买方市场,不全是本国的政府和科学院,也还包藏在民间和国外。20世纪约30年代西方出了一本《近代工业的兴起》的书,其中讲了瓦特发明蒸气机,不仅带来了众所周知的工业革命,而且还有国内人很少知道的使科学技术创新超出了国家主权意义的、有了可以垮国流动的走向市场经济的国际法地位。故事是,瓦特发明蒸气机,英国政府和科学院等官方市场,十多年间瓦特所在的大学里的师生都知晓却无人过问。终于有一天来了一位贫穷的老头,他是偶然闯进大学里来的。他看了瓦特的表演蒸气机后说,他有救了。原来他是一个大矿山的资本家,十多年前矿井因水淹,他破产了。瓦特的蒸气机唤起他的希望,也唤起了瓦特的希望。往日老头在社会上留下的信用,以及他的百般游说,一些往日的银行家友人支持他与瓦特办起了蒸气机生产厂家。蒸气机在英国矿山、纺织工业以及火车、轮船交通等上的应用,引起欧洲其他一些国家商人的注意,他们用高薪挖走了一些蒸气机厂的技工。因此,英国与这些国家发生了外交纠纷。斗争的结果,有八个国家签定了和约。
和约认为,有价值的科技创造是人类的共同财富,任何国家因不用而毁灭它,都是对人类的犯罪。因此和约签定国对科学技术原创者,特别是原始创新或专利技术是职务外的发明、发现者,他们的自由流动本国政府不能限制;但对工厂花钱培训出的高级技工流动,却有严格的限制。道理是,他们不是科技原理的第一创造者,而是二传手;没有得到厂主同意的流动,一经发现,逃到的和约签定国,都应该给予送还或允许追回。
因此当前认真思考、吸取、总结陆家羲、张颖清、蒋春暄等人创新的成功与挫折,十分有意义。有人说,陆家羲的悲剧,是1961年他攻克了世界著名难题“寇克曼女生问题”,把论文《寇克曼系列和斯坦纳系列制作方法》寄给了中科院数学研究所未引起重视;1963年春,他把修改后的论文寄给《中国数学通报》,回复是“建议改投其他刊物”;1965年春,他再次修改后寄给《数学通报》,得到的是“此文没价值”──陆家羲是被中国鄙视的人才。这话不对。任何国家的科学机构、组织及科学家个人,都有回答不了的问题,而且他们也要受时代的局限。你有找他们承认的权利,他们也有可答和不答的义务──这在任何国家和任何时代都是正常的。从瓦特的故事说明,陆家羲的悲剧主要是由于受“冷战”的影响,那时不允许流动。
现在我们的祖国在改革开放后,已经得到了改善。例如,李子丰教授认为相对论是错误的,要求恢复和发展牛顿时空观,他的观点得不到支持,先后离开了大庆石油学院和中国地质大学(武汉),选择了要他的中国秦皇岛燕山大学。杨本洛教授着眼于哲学、数学基础、数学、力学、电磁场理论体系整体的思考,“棍扫一片”,苏州大学满足不了他的情况,选择了到支持他的上海交通大学去工作。1983年内蒙古集宁市召开首届全国生物全息律研讨会,内蒙古农业大学一位留过苏的教授在大会上慷慨陈辞,说他作为大会主持之一,是支持张颖清的,但他以留苏时的李森科为例,说明张颖清坚持获得性遗传学观点,他是反对的。以后山东大学哲学系,选择了张颖清去工作,而山东大学生物学系没有要他,也许有内蒙古农业大学教授说的原因──官方哲学系允许讨论,官方生物学系不允许讨论,这正是科学走向市场经济的结果。张颖清没有重视这个问题,也没有去解决好他的获得性遗传学观点与国内和国际生物学界主流的分歧,而硬要去“闯车”,也许是造成悲剧的原因之一。有两个反例是:
A、1966年我国的层子模型,可以说是我国政府和科学院的科学创新成果,其层子物质无限可分哲学观点是可以讨论的,但与国际物理学界主流有分歧。如果我们不惜发动“战争”,向国际物理学界主流要诺贝尔物理学奖,能行吗?所以我国政府给主创人员两次颁发了国家科学大奖,就算得到国家承认了,管他国际物理学界主流什么的做啥?国内和国际非主流的科学创新成果,如果能到国内和国际非主流的科学机构、组织的奖励,也可以得到满足。如果要去“闯车”,那就要学会耐心等待,像伽罗华和阿贝尔一样。
B、2002年开始,由丘成桐、陈省身先生等国际知名数学家的倡导,中科院的支持和承办,两次请了霍金和威滕等数位国际知名的弦理论家到中国开国际弦理论等学术会议,想把弦理论引进到中国来。但至今效果甚微,例如即使在省会城市的新华书店,也难买到有关弦理论的较深专著。分析起来,我国的现代科学毕竟才只有一百年左右的历史,新中国从两弹一星到今天的“嫦娥探月”的巨大成就,说明国家的科学技术买方市场也还处在原子论、相对论、量子论的赶超创新应用阶段,而民间的科学技术买方市场除了还处在原子论、相对论、量子论的科普阶段,质疑原子论、相对论、量子论的声浪也还成为买方市场的一种时髦。沈致远先生透露, 国外超弦理论和圈量子引力论已成显学,占据一流大学物理系要津,几乎囊刮了这方面的研究经费,年轻的粒子物理学家如不做弦论,求职非常困难,资深的也难成为終身教授。这说明国际物理学界主流已发展到原子论、相对论、量子论的下一个阶段。我国类似国际超弦的赶超创新即使早存在,由于民间的科学技术买方市场很弱,也难于壮大;硬要去“闯车”,也不现实,自知之明,能在国家出版社和正轨刊物发表论文,已经满足。
其实,陆家羲通过20余年的实践,已摸索出一条成功经验,就是人们常说的“西边不亮东边亮,黒了南方有北方”。1971年,两位意大利数学家向全世界宣布他们攻克了“寇克曼女生问题”,陆家羲没有气馁,他继续奋斗不息,1980年他攻克了另一个百年未解的难题“斯坦那系列”,把论文稿寄到了北京,仍然一样石沉大海,但在苏州大学朱烈教授的强烈提醒下,陆家羲把论文转寄给了美国著名的《组合论》杂志,一个月之后,美国方面回了信;加拿大多伦多大学数学教授门德尔松先生对研究成果作出了这样的评价:“这是世界20年来组合设计方面最重大的成果之一。”所以说,陆家羲到后来已经找到了正确之路。
科学真理只有一个,但认识水平可能是多种的。为满足多种需要,今天的科学院已是开放的,既有中科院研究员宋正海老师主持的《天地生人学术讲座》和网站,也有中科院研究员吴水清老师主持的《北京相对论研究联谊会》的刊物和网站,还有中科院院士何祚庥老师支持的《科学与无神论》的刊物和网站,你反对“伪科学”也好,还是废“伪科学”提法也好;你偏爱“国学自然”也好,还是反对类似“中医”也好;你反对“相对论”也好,还是维护“相对论”也好,都能找到“知音”。即使你想彻底反对“相对论”,容不得别人说好,你也可以找到类似丁一宁先生主持的《中国挑战相对论网》的网站和论坛。在我国凡是不能经常在国内、国际正规刊物发表科学论文的人,都能在《天地生人学术讲座》和网站、《北京相对论研究联谊会》的刊物和网站、《科学与无神论》的刊物和网站、《中国挑战相对论网》的网站和论坛等类似的“知音”处,找到发表科学言论或论文的归属地。
所以说,蒋春暄教授找到了桑蒂利教授,反过来桑蒂利教授蒋春暄教授,是非常高兴的事,也是科学走向市场经济的必然结果。而硬要去与国内和国际科学界主流“闯车”,如蒋春暄教授说的:“我是单枪匹马打天下,没有找人同我讨论数学问题。我的思维是不连续的,老是心不在焉,思想常开小差,没有底稿,边写边打印,文章写好就发表,甚至文章没有修改就发表,没有留下什么手稿,用什么方法研究和发现这些数学问题,我自己也不能回答”等之类的“闯车”,这是他个人的自由,但得到的主流答复,也许也是科学走向市场经济的必然结果。
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3# 峨眉山
 楼主|王德奎 发表于: 2007-12-9 11:15:58|只看该作者

桑蒂利强子与层子比较(3)

桑蒂利强子与层子比较(3)
──波包及iso变奏曲

习强

三、波包变奏曲
2007年11月26日-29日在四川省都江堰市举行第二届全国民间科技发展研讨会,陈一文先生提交的《中国科技界着手强子力学研究的第一步》的交流论文,为我们提供了难得的桑蒂利强子与层子的比较解读。由此我们还可以把2005年6月21日-23日在瑞典卡尔斯坦大学举行的第18届强子力学国际研讨会,与这次全国民间科技发展研讨会作类比。因为虽说有很多科学家将桑蒂利与世界上多位最著名的物理学家并肩评论,但桑蒂利自己却声称,他是行进在一条不同的路线上的并没有获得世界主流承认的科学家。
参加第二届全国民间科技发展研讨会的很多学者,也自己声称是行进在一条不同的路线上,虽然他们写的向相对论或其它科学领域基本理论提出质疑的论文,在中国“权威”学术刊物上也遇得不到发表的机会;但他们却认为西方科学界不会出现这种情况。但英国赫尔大学物理系杰梅利.达宁-戴维斯教授却说:强子力学目前也面临这类问题是,如不允许桑蒂利对狭义相对论与广义相对论、大爆炸宇宙论、黑洞观念等西方主流科学的某些议题进行公开的、合理的批评或讨论──如果你不同意接受这种立场,不管你以任何方式对这种立场提出疑问,都会发现发表这样的论文非常困难。
所以陈一文先生一直持这绝非“中国特色”的不同意见,而是当今世界范围内科学发展中存在的惯例。但陈一文先生和参加第二届全国民间科技发展研讨会的很多学者一样,也认为中国科学界主流学者对于向相对论或其它科学领域基本理论提出质疑和挑战的研究成果的压制,是来源于国内部分“权威”学者,只会盲目迷信西方主流学界的潮流,丧失了独立思考能力。其实,这也是一种误解。
例如,长期以来中国科学界不少主流学者到一般的群众,很多人心里想的是:“拓荒牛拓的是永久的荒地而已──全部做的是无效功”。即元数学和元物理学作为纯科学,其主流从经典物理-数学标准模型建树的相对论、量子论,到现在追逐已发展出的“永久的荒地”就类似所谓的宇宙大爆炸理论、超弦/超膜理论、圈量子引力理论、超对称理论、全息理论等规范标准模型。这类永久的荒地要搞,也只能由中央一级或著名的大学一级的科研机构和少数科研人员去搞,以下的科研机构和科研人员最好是搞应用或科普──这种“开垦熟地”才不是搞无效功。因此“开垦熟地”也就成为我国半个多世纪以来“科技兴国”的战略。但这场开垦熟地的长期“科普”战略,结果是在省会城市,也难买到薛晓舟教授著写的《量子真空物理导引》(科学出版社2005年8月出版)这类“拓荒书”。虽然薛晓舟教授的《量子真空物理导引》还仅是所谓宇宙大爆炸理论、超弦/超膜理论、圈量子引力理论、超对称理论、全息理论等规范标准模型的普通介绍。
可喜的是,从改革开放政策执行起,在开垦熟地的“科普”战略之外,党中央又及时提出了“创新”战略,这极大地激发了全国人民的“创新”热情,第二届全国民间科技发展研讨会就是这种热情的生动写照。但长期的“科普”战略留下的后遗症是,我国不少主流学者和科学爱好者,只会用在经典物理-数学标准模型“熟地”上开垦建树的类似“科普”方法,直接再参与相对论、量子论、宇宙学的“创新”,而且更多是“自我创新”,和我国曾经的层子创新一样。但改革开放以来提倡的自主创新不是“自我创新”,而是跟着国家、国际主流的创新,体现了科学研究的积累性,可重复、可计量、可预测的现代科学性。而且在今天得到国际主流学界承认的科学创新,都是国内国际合作的结果。但西方并不以“科普”为主,这又如何来解释桑蒂利现象呢?
因为所谓宇宙大爆炸理论、超弦/超膜理论、圈量子引力理论、超对称理论、全息理论等规范标准模型,在西方已不是搞“拓荒”、“永久的荒地”、“无效功”一类的绝学,而是与我国的“科普”战略类似,为什么参加第18届强子力学国际研讨会的外国不少主流学者和科学爱好者也要同桑蒂利一样──心里想的类似“拓荒牛拓的是永久的荒地而已──全部做的是无效功”呢?这根本的原因不在于学术分歧,而在于他们有相同的“角度”。在第二届全国民间科技发展研讨会上,萧遥子先生同我们讨论了他的《角度学》──正如玻姆解释他的量子隐秩序“金鱼缸”一样,三台或者更多台电影摄影机同时从不同角度对金鱼缸中游动的一群金鱼拍摄电影片,放出来各不一样,谁对谁错?也许主流学者类似在看人的脸,非主流学者类似在看人的指纹。
正是从萧遥子的角度学出发,我们是认可桑蒂利的,正如我们也认可层子创新一样。然而把桑蒂利的强子力学和层子理论,拿来与薛晓舟教授《量子真空物理导引》介绍的依然充满着蓬勃向上生命活力的现代物理学主流比较,强子力学和层子理论的“拓荒”虽不是“开垦熟地”,但仍有“回采”的痕迹。虽然桑蒂利把自我创新的强子理论称为“强子力学”,把以相对论和量子论为理论支柱延拓出的主流强子理论──量子色动力学贬称为“原子”(量子)力学,这正说明他是和层子理论站在一起的,而且他也说对了──因为20世纪初叶起始的现代物理学说的“量子”,不是物质无限可分的,而是与古希腊先哲们说的“原子”论是一致的──反过来说明,现代“科普”把古希腊先哲们说的“原子”论直接翻译成现代物理学主流的“原子”概念,则是一个错误。
采用优美的对称性数学表述的粒子物理标准模型和逻辑拓展出的超弦-超膜理论,属于量子规范场论范畴,虽然没有化解相对论与量子论的观念抵牾,却从原则上实现了引力场的量子化,并推导得出广义相对论的一些结论;而圈量子引力论是另一种超统一模型,更推崇广义相对论的基本观念,从时空量子化着手实现引力场量子化,以达成其引力理论与量子场论相结合的结果,并可望部分地解除观念抵牾所造成的统一困难。这类现代物理基本理论研究的超统一模型进展,都在使相对论与量子论进一步结合,也是最重要、最棘手的课题。此难题不是短时间所能解决的,从20世纪遗留到21世纪,解决此难题或许宜以解析真空本质作为切入口,因为这归结到对一些最基本的诸如时空、量子场等概念认识的革命性转变。
以相对论和量子论为支柱的现代物理学,之所以成为科学的主流,不是自封的,也不是阶级教育的结果,而有两个原因,一是应用:相对论和量子论对于现代科技的应用非常广泛,新应用的生长点层出不穷,在新生长点上并形成新的学科和科技前沿领域,如量子信息论即是前景看好之一例。二是理论本身,如已延拓出的相对论宇宙学标准模型、相对论天体物理、黑洞理论、粒子物理标准模型、超统一理论以及与技术应用联系较密切的量子电子论、量子光学等,而且相对论和量子论的结合还延拓出如量子宇宙学、量子黑洞理论、量子真空理论等。或许强子力学和层子理论的探索者,可以避开相对论和量子论结合中相抵牾的障碍,而着力于构建一个比现有超统一模型更巧妙、更圆满的高级统一的理论体系,把相对论和量子论作为适用于不同场合的特例包容其内──这虽不失为一种聪明而气度非凡的设想,但实践证明,它的障碍更多。
超弦-超膜理论的缔造者之一威腾说:“弦论是21世纪的物理学,它是出于偶然才闯入20世纪的”。我们创立“三旋/弦/圈理论”(简称为SXQ理论)的实践说明,这种“偶然”也许也有20世纪的“冷战”因素──20世纪五十至六十年代,我国在各个领域愈来愈坚持以阶级斗争为纲,这遭到苏联和西方的封锁,在1959年加上自然灾害,我国农村出现粮食饥荒,人们体验到了粮食作为物质不能“无限可分”──这反之也说明,即使实数能无限可分,这只表明它是和虚数分离的──实数或虚数各自领域的对称,只是线性对称或平凡对称,而实数和虚数之间的对称才是非线性对称或非平凡对称。由此追溯到源头实数时空和虚数时空共存的量子“混沌”,就只能是“环量子”。正是在这一点上,环量子在量子水平上实现了反粒子的完善、正确表述,建造了类似桑蒂利的新型iso-双性质〔isodual〕量子化;在这种状况下,确实导致了一种非传统电荷成对状态的“点内空间”与“点外空间”成成对状态的反粒子的暗能量量子化。这种新的数学工具已经在我们的《求衡论──庞加莱猜想应用》中获得广泛多种领域的应用。如果说桑蒂利独立研究的中子模型,要求两个iso-单元,一个代表其运动状态,另一个表示其内部对称性,来做对“原子力学”与他的“强子力学”之间的简要类推,这只能说明他的“强子力学”和古希腊的“原子论”和现代的“量子论”,也有合流的地方。事实上,即使国内的研究单位与大学或者报刊和学术刊物,至今未对桑蒂利教授的强子理论作研究或报道,从蒋春暄基于桑蒂利在完成双偶性iso-数学,从《求衡论──庞加莱猜想应用》也说明我们在完成iso-数学的“点内空间”等研究。
1、桑蒂利教授可能要争辩说,他的强子力学强调实验验证,后来扩展到强子化学、强子数学、强子生物等领域,也都是实在的,是回到爱因斯坦等人要求的威严自明的实在性立场。他质疑夸克与其它初级粒子──相对论和量子论延拓出的“原子力学”或量子色动力学等理论,主要因它们是数学构成的对象,无实验验证,并非和中子具有同样意义的真实性;而他的来自iso-电子与iso-质子基础上的强子物理学所建立的理论,却能够克服这些猜想。
其实,这是多余的。“无法证实”说是一种误导。例如iso-数学不是涉及“-1”吗?类似弦论研究,发展到D-膜或Dp-膜,出现了一种新的数数p,是从从-1开始,-1,0、1、2、3、4、5、6、7、8......。这里的“-1”既是负整数范畴,也可是象征正虚数和负虚数,类似一种“倒车镜”,此时我们称它为反D膜或“点内空间”。相对论和量子论延拓出D-膜数列p,从-1开始,-1,0、1、2、3、4、5、6、7、8......,它包含了“点内空间”,类似装上了“倒车镜”。弦论的数学方程类似“倒车镜”──已解决了实验验证──弦论的前方,不说了;说了,前方可能存在更多不同的宇宙和高维空间等太多无法证实的观点,类似有人说那只是研究者个人预测的虚像。在倒车镜中找虚像,确实永远无法证实;但倒车镜展出的映像却有实在的──弦论盯着“倒车镜”,正如桑蒂利盯着iso-数学,它映射的是“后方”的“景物”──凭据这些“后方”的“景物”,是虚是实,一是可以用实验检验,二是也可知道这条“公路”的情况和车前进到的地点。这一点也不含糊。
iso-数学和“点内空间”都类似一种“倒车镜”数学──正如玻尔兹曼“原子力学”,曾被质疑无实验验证没有道理一样,因为它们的实验验证已在“倒车镜”之外先验的存在。宇宙大爆炸理论、超弦/超膜理论、圈量子引力理论、超对称理论、全息理论等理论的突破、建树、延拓,并没有离开实验实践的步步深入。今天欧洲核子研究中心(CERN)的大型强子对撞机(LHC),就是它们的又一处标志性仪器的创制。CERN的超质子同步加速器,早在1983年就发现了传递弱相互作用的中间玻色子W和Z,这便证实了弱-电统一理论;美国费米实验室的大电子伏质子-反质子对撞机,于1995年发现了第六种最重的夸克──顶夸克(t),由此扩充了夸克模型,并确认物质的“基底”粒子层次──夸克-轻子共有三“代”。
LHC是世界上迄今最庞大、最高超的加速器;与以往已实现的粒子碰撞反应相比,LHC如能顺利运转,其对撞反应所产生的物质气泡,其密度会更大、温度会更高,能量达到与大爆炸后一瞬间的早期宇宙状态相仿,这或许为所谓的暗物质、暗能量乃至真空背景的微观机理,能提供较为确切的解释。众所周知,就量子统一理论而言,从1960年代起,弱-电统一理论和强作用、弱作用、电磁作用的“大统一”理论先后告捷,虽如所假设的希格斯粒子等尚未发现,但包括引力在内的四种相互作用的“超统一”理论仍有进展──如以“超弦-超膜”理论为首选的模型,能将所有已知的实物粒子及其相互作用场都囊括无遗,甚至还导出引力场和黑洞的量子性状。这里所谓“超”者,是假设每种粒子都有其超对称对偶粒子;又假设直观的三维空间扩张成非直观的高维超空间,弦和膜即为其中的量子客体。所以LHC首先要承担的重任是,搜索验证希格斯粒子和超对称对偶粒子,并由此修缮、扩充这些相关的理论模型。
4# 金佛山
 楼主|王德奎 发表于: 2007-12-9 11:17:27|只看该作者

新中国的人民并不缺乏智慧

2、当然,LHC的实验也许连希格斯粒子和超对称对偶粒子的隐约踪影,也搜索不到,或者只能为弦论等模型提供间接的验证,因为LHC的能量标度与实现大统一、超统一所需的甚高能量尺度相去很远。即使如此,也算得是一种进展──表明这些粒子具有比理论预言值更高的质量下限,这或是需修改理论模型。但正如层子理论的继续研究一样,1974年至1979年间有人在束缚态场论方面进行了系统的研究,建立了一种能包含或仅包含复合粒子在内的量子场论的新体系,利用这一理论导出了单重色散关系,PCAC,VMD 等轻子和重子的场流关系等,特别是建立了复合场论的微扰论并且讨论了与此有关的重整化、红外发散和规范不变性等理论问题,并把它用于奇异原子、原子核、复合粒子等问题上,因而对强子结构和物理理论中其他束缚态问题的研究也有意义。
强子(Hadron)是一种亚原子粒子──所有受到强相互作用影响的亚原子粒子都被称为强子。按目前的物理理论,强子是由夸克、反夸克和胶子组成的。胶子是量子色动力学中的力子,它将夸克连在一起,强子是这些连接的产物。按其组成夸克的不同,强子还可以分为:重子(Baryon)──由三个夸克或三个反夸克组成,它们的自旋总是半数的;也就是说,重子是费米子,它们包括人们比较熟悉的组成原子核的质子和中子和一般鲜为人知的超子(Hyperon, 比如Δ、Λ、Σ、Ξ和Ω)──这些超子一般比核子重,而且寿命非常短。 介子(Meson)──由一个夸克和一个反夸克组成,它们的自旋是整数的;也就是说,介子是玻色子,它们有许多种──在高空射线与地球空气相互作用时会产生介子。其它很稀有和奇怪的强子──由多于三个但单数的夸克或反夸克组成类似重子的强子;由多于一对夸克-反夸克对组成的类似介子的强子;完全由胶子组成的粒子。
从几何拓扑分类信息来说,“完整”的共轭是“破裂”;层子属于“球量子”──球量子是完整的,没有破裂的粒子。而“破裂”的粒子,其几何拓扑分类是“环量子”;它还包括有“环量子”膜。我们的SXQ理论早期把环量子或圈量子,叫成俗话说的“圈子”或类圈体。四十年过去,国际上的“环量子”科学模型已露头,说明我国的“圈子”或“环量子”科学模型当时有它的合理性,也说明新中国的人民并不缺乏智慧。
3、尼日利亚科学家阿尼马鲁教授,在解释桑蒂利的强子时说,强子力学是将粒子视为有一定大小的“波包”〔wave-packets〕;形成为“波包”状的粒子之间又可能处于两状态:相互之间有的一定距离的状态和相互接触甚至相互重叠的状态。我们据此“波包”概念可说桑蒂利的强子力学,只能算是“回采”科学。因为早在薛定谔的波动方程中,他的波场就是集中积聚在微小空间内而形成的波群或波包。而且即使是玻恩的“几率”解释,也能与薛定谔的“波包”解释等价。
证明一:因为观察要用“标记”, 薛定谔波动方程即为观察环量子的“几率”方程。这个基本思路就是把玻尔在原子中电子的轨道运动的概念,看成是微观世界中类似的环量子概念。因为玻尔虽然把他的轨道概念应用于氢原子,可以计算出它所发射的光的频率,并且和观察结果一致,但这些频率和电子环绕原子核的轨道频率以及它们的谐频都不相同;1915年索末菲再把玻尔的原子轨道推广到包括椭圆轨道,并考虑了电子的质量随其速度而变化的狭义相对论效应,导出光谱的精细结构同实验相符。可见轨道是能变化的。波尔指出,对于高轨道,也就是两个轨道的量子数远大于它们的差时发射辐射的频率和轨道频率及其谐频一致这个事实,使他提出发射光谱线的强度接近于对应的谐波的强度这个对应原理。沿着对应原理,人们不再把力学规律写成电子的位置和速度的方程,而是写为电子轨道傅里叶展开式中的频率和振幅的方程,这实际表示“轨道”有粗度,类似圈体,有自旋还有振动。
证明二:1919年至1921年布里渊设想原子核周围有一种类似以太的特殊媒质,当电子在核周围运动时,就会在媒质中激起波动。当电子轨道的长度等于波长的整数倍时,电子激起的波动就在轨道上引起驻波。布里渊认为,这样的轨道就是玻尔的定态轨道。这样,他提供的直观图像,更表明“轨道”有粗度,类似圈体,有自旋还有振动。是“类似圈体”启发了德布罗意,1923年德布罗意从爱因斯坦的光的波粒二象性思想出发,猜想实物粒子也可能具有波动性;即他认为很可能在描述光和实物粒子运动的微观理论之间,也应该具有我们认为的与这种“类圈体”模型类似的波动性。以至后来从爱因斯坦的光的波粒二象性出发,构造德布罗意的物质波理论,才引出薛定谔的波动力学的。1925年薛定谔按照德布罗意──爱因斯坦运动粒子的波动理论,粒子不过是“类似圈体”波动背景上的一种“波峰”,试图推出波动力学方程,虽失败了,但在此年,克莱因和高登却成功地依此方法推出了量子电动力学中自旋为整数的粒子适用的克莱因-高登方程。继而1926年,薛定谔则从哈密顿-雅可比方程出发,引入波函数,作出几何光学──经典力学与波动光学──波动力学的类比,并在数学家魏尔的帮助下,建立了薛定谔波动方程。但薛定谔认为,波函数描写的不是虚拟的而是真实的物理场,就象麦克斯韦方程里的电磁场一样,这就是“电磁解释”;在薛定谔看来,粒子不外是由作为物理实体的波场集中积聚在微小空间内而形成的波群或波包。但是,薛定谔的解释面临波包扩散,波包收缩,动量表象和位置表象变化的理解,以及波函数多维空间和复数表达等问题。
证明三:而早在1925年,海森堡就认为玻尔的原子中具有确定的半径和转动周期的电子轨道,是不可观察的,而在实验中能观察到的只是光谱的频率和振幅。因此,这实际是提出与可观察量之间的关系只能类似“标记”。使用坐标q、动量p的傅里叶展开式能把p和q分解为谐波项的和,即用“标记”可观察量--谐波的“频率”和“振幅”所列成的表(矩阵),可去替代p,q本身,由此仅以“标记”可观察量为基础的厄密矩阵,各矩阵元对应着定态间一切可能的跃迁过程,发现了可以导出这些态的能量和相应的跃迁过程的几率,而不必像玻尔那样附加几条假说。玻恩在看到海森堡的论文后,导出特有的动量与坐标的对易关系式,证明了波动力学与矩阵力学在物理上的等价性。
证明四:破裂类似“切口”,也类似一个“点”。联系“环量子”膜,这涉及到一种不动点概念的空间定义问题。因为“切口”是类似膜片上的一个“孔”,这个“孔”相对于膜片上的东西,是不能自由移动的,大小一般也是不变化的,即是一个“不动点”或“不变化”的点,也就是一种无自由移动的点。这里,“孔”边可映射成一个“圆形”。而“圆形”是有曲率的,因此,这个不能自由移动的“圆形”的曲率,我们称为“不动点曲率”。“不动点曲率”实际就是“粒子性”。“空间”的定义也就是“无自由移动点曲率”的集合,这种“无自由移动曲率”,可以映射波尔原子模型中的一些不变的电子“轨道圆”,即“无自由移动曲率”等价于玻尔的定态轨道。如果把无自由移动的“点粒子”代表环量子,其时空图象并不是一个静态的被剥夺了全部演化性质的点粒子“切口”;相反,这类个点粒子“切口”是被赋予了动力学性质的,这也正是芝诺悖论所揭示的真理。因为我们知道,科学上黎曼已引入流形和微分流形的概念,如把维空间称为一个流形,维流形中的一个点可以用多个可变参数的一组特定值来表示,而所有这些点的全体构成流形本身,这个可变参数称为流形的坐标,而且是可微分的,当坐标连续变化时,对应的点就遍历这个流形。联系我们说过的“点模型”是可分的,即在一张纸页上放一粒沙,是一个“点”,可对应类似实物;在纸上打个针孔眼,是一个“点”,可对应类似破裂、虚空;在纸上作个笔尖墨迹印子,是一个“点”,可对应类似中性、信息。一颗沙粒子和一个墨迹印好似能够运动、演化,可以不与空间和时间的任一点相联系,但正是在这个关节点,说明还需要格外引入“场”的形态;而“环量子”膜的场形态却是与时空自然联系着的。例如,对这三种实在论纸上的“点”再细作分析,针孔眼“点”的那种情况,类似虚的时空是穿过针孔眼的,这个“点”实际上是“孔”加上环面;有虚与实、正与负对应的自然属性。即不管是物质、能量、信息都能用环量子几何的图像来映射,而能把一些抽象的类概念,变成一些可触摸的图像概念,并可同时缠结在一个环量子上。
因为针孔眼“点”的那种情况,“点”是离不开“膜”的。这里的“环量子”膜,是“空”与“实”结合贮藏着“不动点”的。研究动中的不动的“不动点理论”,是拓扑学上最具有智慧性的理论之一。所谓不动点,类似转动的圆盘,圆心点不动。“环量子”是类似破裂“切口”的“点”,可借用“黎曼切口”的方法,例如,即使一张被折叠皱的纸片,丢到另一张平整的纸片上,也有接触的地方;黎曼切口的基本操作是,在两片纸接触的地方,在每一片纸上用剪刀剪一个短的切口,然后用胶水把这两张纸沿这两个切口粘贴起来,这实际是一个颈部的长度为零的蛀洞,即从切口通过,就能从一张纸走到另一张纸。相反颈部长度不为零的蛀洞,可以形象化为两个平行平面,在它们的上面各开一个孔,然后用一根长管连接这两个孔,在它们之间也可进行通信和旅行。我们已经知道,“黎曼切口”其轨形拓扑联系克莱因瓶、墨比乌斯体等构造,分为外接、内接、内包三大类,可作25种卡──丘流形的规范轨形拓扑,且只能作25种。这实际是25种时空编码,如果再把它们联系时空的动力学、时空的计量学、时空的信息学、时空的热力学,是很复杂而又丰富的。正像爱因斯坦说电子的波动性,是一种非物理的鬼场,“无自由移动曲率”的环量子,也可类似有“鬼场”。
在黎曼切口25种规范轨形拓扑中,最基本的一种是两片纸的四边相对粘接,它对应的“环量子”类似圈体。这里,纸片的“切口”可以是一个不动“圆孔”或不变化的“圆孔”,即是一个“无自由移动曲率”。但由于纸片可大可小,即四边相对粘接起来的类似圈体的圆柱的半径也是可大可小的,这种可大可小变化的非常半径,我们称为无自由移动非常曲率,简称“非常曲率”,它描述的正是微观粒子的波函数形态。这又称之为“双曲率”的“环量子解释”,即这种“双曲率”,就是环量子的“无自由移动曲率”加上“非常曲率”。有人说,这种“新”解释的出现,从另一側面反映了正统量子力学哥本哈根诠释的危机。但现在他应该明白,我们所说的“环量子解释”,是个什么样的数学结构和物理学内容;因为把“非常曲率”,联系布里渊认为的原子核周围有一种类似以太的特殊媒质时,正好说明当电子在核周围运动时,“非常曲率”就类似会在媒质中激起波动一样;而当“无自由移动曲率”类似的电子轨道的长度,等于波长的整数倍时,电子类似的“非常曲率”激起的波动,就在“无自由移动曲率”类似的轨道上引起驻波。这种图像表明,“无自由移动曲率”轨道还类似有粗度;它对应的电子轨道傅里叶展开式中的频率和振幅的方程,类似圈体有振动或者有自旋。因为自旋与振动的概念虽有区别,但自旋与振动的周期性,可以让自旋等价于振动。
我们正是用“无自由移动曲率”加上“非常曲率”的自旋,处理与标准模型中物质族的各种基本粒子的对应的;而西方的超弦理论,是用一维的弦的振动处理对应的。由于常识告诉我们,热的产生与分子的振动有关;如果时空的的“无自由移动曲率”和“非常曲率”也存在振动,这会联系上热力学的一些性质的,如类似热力学的不可逆箭头。
参考文献
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