弦论框架现代版表示讲义

因为大型强子对撞机，属于亚核反应。欧洲的LHC是属于人工的大型强子对撞机中的一种；而自然的大型强子对撞机也还存在。例如地外的高能天体，肖钦羡先生说“化学元素宇宙丰度表”，加上太阳系的星云气环的泛化，就是一部伟大的等价于今天说的LHC的科学畅想。而且LHC与类似太阳系的星云气环的对撞机轨道相比，只是小巫见大巫。其次， 把李政道先生分析LHC实验证实产生夸克-胶子等离子体的能量威力，联系上百或上千公里的地质板块裂缝，积累起来的能量和压力形成的“岩浆幕”在点源发生大地震的能量机制，其中板块裂缝两边作用力与反作用力接触点在岩浆幕形成的一层“薄膜”，如果类似陶瓷绝缘材料超导体中的“空穴载流子”薄膜。它们如果能阻止电流的损耗，那么这层岩浆幕超导体“薄膜”就自然指向拟LHC的“地震窗帘假说”，或称“软LHC假说”。因为如果把岩浆幕超导“薄膜”在类似电磁场现象和磁暴现象等作用下，产生类似回旋加速器的机制与发生大地震和余震的几率联系，那么把大地震的结构信息原理与LHC的交换信息原理对应，这也许就是拟LHC能产生大地震和余震的几率原理。

1）既然弦论研究者内部都存在分歧，那么什么是科学？例如我们问中医药是科学吗？当然是科学，但是这不能解决西医跟中医对某味中药的争论。因为科学并不是按个人指定的某个理论指导下，使用才有效决定的。因此科学的合法性，还有一些需要得到社会公认，特别是学术界的公认的框架表示，才能被学术界接受、推广、普及。例如目前中药进入欧盟或美国，有两个最基本的框架要求：①必须说明证实确有显著疗效的是什么成分？②必须提供足够的作用机制等问题的科学依据，说明为什么有效？

也许这就是科学是什么的框架标准。即现代化、标准化、科学化、国际化的科学框架，①必须说明能显著证实的实验方法或物质成分是什么；②必须提供为什么能显著证实的科学依据或作用机制。这是不能用“保密”之类的借口，或逃避对科学框架的具体检查或辩论，对达不到科学框架标准的东西，靠大造声势、夸大宣传、自吹自擂去获取暴利或其他目的的。当然保密的东西，其中确实有科学。如有些军事、经济技术问题牵涉到保密，不能公开。但这不是许驭、王洪成说的类似“水变油”有争议的大问题。甚至许驭定理还讲：“在任何国家，无论国家拨款的原始创新，还是民间自发自费的千辛万苦原始创新，一旦事关国家兴衰成败，都会被列为国家级保密项目；自觉遵守国家保密法规并作出了重大贡献，国家绝对不会亏待个人；相反，如果在一定时期不谨慎造成泄密，除了给国家造成损失，个人的人身安全也无法得到保障”。

许驭定理和科学框架谁能成立？如果许驭定理能成立，那么这种“保密”的科研，就不必大势宣传，又暗箱操作去筹集经费。因为一是它可按保密或经济法律程序交涉；一是按国际专利公约可申请到能认可它的国家或地区中去证实。离开这两个框架，就很难说“科学”或“前科学”、“潜科学”。 现代化、标准化、科学化、国际化的科学框架会使人认识到，把一种还在探索中的科学原理变成一种有显著成效的商品，推动走向世界有很大的风险和难度。有人说，即使在美国，今天要研制一种新药上市，都约要10年、投入10亿美元。所以要有雄厚的财力和技术实力的大企业或大机构，才能冒此风险。所以“科学”走向世界“公科”，一般都有很长的“家科”阶段。“家科”不要纳税人的钱，是选择走门槛低的、不保密的形式作推进。新加坡自然疗法学院院长洪世忠先生转新加坡政府的解释，“公科”代表的是国家精英在引导大众的一种动向形象，而“家科”还不代表国家的精英。即使科学原理以论文公开的形式发表，也仅是服务大众、利国利民，积累、总结成功与失败的经验，扎实研究避免走弯路，为大规模的成品探索奠定基础的需要。所以为让“公科”换取不要科学框架的“自由”，应有“公科”退出机制。

2）弦论是科学吗？按科学框架，当然是。按斯莫林的书中介绍，许多后来成功弦论的探索者，在大学研究生、博士生毕业后，都走过漫长的“家科”阶段的考验。他们同班的学友有的都是教授、老板了，他们都还在流浪，生计无着。退出弦论研究的斯莫林了解这种经历，都有一种苦涩感。但被网名“541218”的网友称为“世界一流的理论物理专家”、“横跨热力学、统计物理、量子力学、相对论等多个学科的理论权威”、“乃国际上至高无上热统界学术权威”的王令隽教授骂弦论是“欺世盗名”、“神学”、“玄学”。沈致远教授骂弦论是“穷途末路”。说骂得好的燕山大学李子丰教授，要与吴岳良等竞聘中科院理论物理研究所的所长一职，完成反相大业。弦论本是连接牛顿力学和相对论及量子力学的一门学问，李子丰教授的优势是在石油工程技术方面，对牛顿力学仅是一知半解，也要“造反有理”。是什么机制在拉这些“公科”下水造反？

彭罗斯说爱因斯坦广义相对论方程的核心发展，是度规里奇张量。我们知道，里奇张量的核心，是向心加速度，杨振宁教授说圆周运动的向心加速度，与平移运动有根本区别；这也正是里奇张量和韦尔张量的区别。而且正在这一点上，是爱因斯坦建立了广义相对论方程“协变”或“缩并”的基础；联系牛顿力学的惯性定律和反作用力定律，可成为“光速”和“超光速”推导的基础。

那么看王令隽教授反驳彭罗斯，说彭罗斯犯的低级错误是“里奇=能量”。王令隽说，里奇张量不能等于能动量张量，因为能动量张量的散度为零，而里奇张量的散度不为零，而是等于黎曼曲率的一半。爱因斯坦方程应该是：爱因斯坦张量=能动量张量乘与一个常数。所谓“缩并”，通常叫做张量的指标收缩，是一种最简单的张量运算，指标收缩的结果使得张量的阶数降了二阶。一个四阶张量收缩一次就变成二阶张量，再收缩一次就变成零阶张量（常数）。爱因斯坦在试图建立他的引力场方程时，将空间的曲率和能动量张量直接联系到一起，认为能动量张量造成了空间的弯曲。描述空间弯曲的几何量是黎曼张量。可是黎曼张量是四阶张量，有256个原素；而能动量张量是二阶张量，只有16个元素。这两个张量不可能相等。如果将黎曼张量收缩，就成了一个二阶的里奇张量，至少在原素的个数上和能动量张量相同，有可能放在方程式的两边。这就是爱因斯坦为什么要将黎曼张量收缩成里奇张量的原因。由此可见，张量的收缩，仅仅是一种缩小张量阶数的代数运算，和“力”扯不上任何关系。这种代数运算是离散的操作，不是连续的操作，因为张量的阶数是整数，不可能是分数。比如说，没有1.2阶的张量。可是，力是一个连续量，可以取整数之间的任何小数，也可以是负数。力是一个矢量，而里奇张量是一个二阶张量。一个二阶张量能够等于一个矢量吗？力的量纲是牛顿，里奇张量的量纲是曲率，量纲就不对。力是变化的，能动的。指标收缩是固定的，不变的。一旦从四阶的黎曼张量收缩成二阶的里奇张量就不动了，如何产生“缩并力”？是黎曼张量从四阶收缩到二阶的里奇张量产生了“缩并力”呢，还是从里奇张量收缩到曲率常数产生了“缩并力”？还是两者都产生“缩并力”？哪一种“缩并”的力量更大？我们现在知道的有四种自然作用力。每一种作用力都是一种物理过程。而彭罗斯的“缩并力”是一种纯数学操作，没有任何物理过程与之对应。

圆周运动的向心加速度，王令隽说仅是一种最简单的数学计算原因；是一种纯数学操作，没有任何物理过程与之对应。是一种缩小张量阶数的代数运算，和“力”扯不上任何关系。王令隽真理直气壮？彭罗斯和杨振宁教授都错了？王令隽就在美国，为什么不当面与彭罗斯和杨振宁辩论？为什么在美国不用英文发表论文，与彭罗斯和杨振宁辩论，而要用中文送回国内来忽悠？

美国社会与我国香港社会制度相同，王令隽当然明白科学框架是“专政”与“自由”并存的。从天津一所大学迁居香港的张亚鹏先生现身说法讲：他在香港主编的《新科技》杂志，旨在建立新科学基础理论新体系和发现的新定律，指出类似西方科学大师牛顿错了、爱因斯坦错了、霍金错了、威滕错了。有一位香港中文大学的教授看了，称赞很好。于是张亚鹏请他作《新科技》杂志的编委，他也答应了。但香港中文大学的校方知道这件事后，对这位教授说，如果他做了《新科技》杂志的编委，就请他自动离开香港中文大学。教授很害怕，给张亚鹏打电话，请不要把他的名字印在《新科技》杂志的编委中，也请不要把《新科技》杂志送给香港中文大学。所以王令隽在美国如果用英文大肆发表类似牛顿错了、爱因斯坦错了、霍金错了、威滕错了的论文，他不可能在大学里捞到“终身资深教授”的头衔。张亚鹏说他的杂志是在法国注册，在香港出版，在中国大陆发行的。而且在大陆能招募到很多发行员。

可见有人也在利用我国的科学框架漏洞，拉“公科”下水。因为像李子丰这种专家，在张亚鹏说的情况里，不应该在燕山大学里教书，应该调到指挥石油工程技术企业作战，同时他也有自由，但他不是代表我国的“公科”，而是企业里业余自由从事类似牛顿错了、爱因斯坦错了、霍金错了、威滕错了的宣传活动。这是一个有争论的科学事件。李子丰不在大学，大家一起作为“家科”， 平等竞争这些问题的对与错，不是更好吗？但我国还要走漫长的路。因为李子丰先生理直气壮认为他是在宣传唯物主义，反对资产阶级思想，受我国的宪法、党章的保护。但我国的宪法、党章明确具体说了牛顿力学、爱因斯坦相对论、霍金宇宙大爆炸论、威滕弦论就是反唯物主义，就是资产阶级思想了吗？

而王令隽教授又说让霍金到北京宣传弦论，是我国制度没有“专政”，只有“自由”。但为什么会出现文化大革命在北京，陈伯达１９７０年４月亲自到北京大学召集会议，鼓动批判爱因斯坦和相对论；在上海张春桥和姚文元指使亲信在复旦大学，组织动员对爱因斯坦和相对论的批判运动呢？陈伯达、张春桥和姚文元曾是当时一些重要的国家领导人，也主动拉“公科”造反科学框架。也造成今天“公科”在职或退休，或到国外的一些人，引导我国“家科”造反科学框架。

温家宝总理有一段话类似能揭开此之谜。他说“历史告诉我们，一切符合人民利益的实践，都要认真吸取历史的经验教训，并且经受住历史和实践的考验。这个道理全国人民懂得。因此，我们对未来抱有信心。”温家宝还说，新中国成立以来，在党和政府的领导下，中国的现代化建设事业取得了巨大的成就，但是也走过弯路，有过教训。党的十一届三中全会，特别是中央作出关于正确处理若干历史问题的决议，做出了改革开放这一决定中国命运和前途的重大抉择。可见一切都事出有因。

3）新中国成立以来，在党和政府的领导下，独立自主研究弦论，中国同样也走过漫长的“家科”阶段的考验。南京大学教授沈骊天先生说：“读罢美国弦理论家B•格林的《宇宙的琴弦》，尚在赞叹感慨之时，又有幸浏览一部中国作者的奇书《三旋理论初探》，让我知道了：在中国本土，有一位不屈不挠的探索者，经过几十年执着的追求，按自己的方式独立构建了一种不仅不同于经典物理学，不同于量子力学、相对论，而且不同于超弦理论的崭新物理学体系。它所引起的惊喜，犹如在遥望世界科学最高峰的攀登壮举之时，惊奇地发现另一面山坡上竟闪现出中国攀登者的身影”。沈骊天教授对此书的不满意是：“该书把物理学上的讨论随意推广到其他领域、乃至社会领域，是我不太赞成的；该书作者同样有太多的‘万有理论’情结，而追求包罗万象、无所不适用的所谓万有理论往往都是吃力不讨好的”。

万有理论即所谓终极理论，在温伯格的《终极理论之梦》一书看来，就是指一组简单的最具必然性的物理原理，原则上我们所知的关于物理学的一切都可以从这些原理推导出来。温伯格说，“哲学并不能对科学研究提供什么正确的概念……科学哲学也不能指导科学家如何工作……我只能认为它的目的是去感动那些混淆晦涩与深刻的人。”终极还原，不是研究纲领的指南，而是对自然本身的态度。我们似乎只能由“简单”来理解“复杂”而无法反其道而行之。不论我们从基本粒子那里学会什么，化学、热力学、浑沌和生物学仍将继续说自己的语言，但这些不同层次的科学原理之所以如此，是因为在它们背后都存在着更深层次的原理（以及某种历史事件），而所有那些原理的解释箭头都能追溯或汇聚到一组简单的定律上来，这就是所谓的终极理论。

《三旋理论初探》可以与李淼教授的《超弦史话》比较。《三旋理论初探》的核心是类圈体的拓扑与自旋研究，国内起源于1959年，该书是直到2002年以来对此的探索和应用。李淼是我国最先投入超弦理论研究这一领域的年青人之一，1962年才出生于江苏。1982年他从北大毕业，考取中科大研究生。1985年第一次出国，至此开始长达15年的留学之旅。1999年作为中科院“百人计划”入选者回国，成为中科院理论物理研究所研究员、博士生导师，中科大客座教授。

李淼回国前主要做超弦理论，回国后从2001年开始写出一系列“弦论小史”，在同事办的《超弦论坛》网站上每隔几天更新发表。2005年，《弦论小史》结集成《超弦史话》出版。该书主要是细致介绍西方弦论的缘起、发展、高峰和未来前景，以及此领域的一个个“牛人”们的历史。李淼教授说，在美国，可能只有很大牌的教授才有机会在《纽约时报》这样的媒体上写科普专栏，而不是谁想写就可以写的。例如超弦理论的某项研究，最起码要给全部物理系的人讲明白。相反，出于职称、报酬等功利性因素的考虑，国内科学家会认为科普“得不到好处”。李淼认为，“理论物理研究是一个长期的过程，不会在短期之内就看到效益。提出一个理论，可能要在几十年后才被人验证。”至于他以前的研究，成果能否有历史性的贡献，则似乎还要看看运气。李淼在超弦理论中的研究有一定的国际影响，特别是在两维刘维尔理论、D膜以及黑洞的量子物理等方面。近年致力于研究超弦中的黑洞物理、超弦宇宙学以及暗能量等。

弦论是科学，不在于王令隽、沈致远、李子丰等教授的反对，最有说服力是目前关于跨世纪预言或将应验“拓扑量子”的新闻，显示出弦论的拓扑应用确实多有成效，并影响着我国。因为拓扑方案，有望比其他类型的量子计算机的容错能力更强。而目前国际上已有多个研究组能生长出高质量拓扑绝缘体薄膜，但由于界面反应和晶格匹配等问题，拓扑绝缘体与超导体之间的高质量的薄膜非常难以制备。

a）拓扑量子的纠错研究。中国科技大学微尺度物质科学国家实验室潘建伟及陈宇翱、刘乃乐等教授，成功制造出并观测到了具有拓扑性质的八光子簇态，并将此簇态作为量子计算的核心资源，实现了拓扑量子纠错。这也许能解决长期困扰量子计算机物理实现的最大问题，即量子计算机不可避免地与环境耦合而产生的各种噪声，使计算过程产生各种错误的“消相干效应”。

b）拓扑量子的薄膜研究。上海交大低维物理和界面工程实验室贾金锋、钱冬、刘灿华、高春雷等教授，已经制备出最适合探测和操纵Majorana费米子的人工薄膜系统。

“Majorana费米子”是意大利科学家学马约拉纳（Majorana）的预测，而被冠名的一类特殊的费米子。上海交大是在拓扑绝缘体与超导体之间，插入一种超薄的过渡层，而形成的一种由拓扑绝缘体材料和超导材料复合而成的特殊人工薄膜，超导的特性能够传递到拓扑绝缘体上，拓扑绝缘体也具有了超导体的“本领”，首次成功实现了超导体和拓扑绝缘体的“珠联璧合”。厚度只有发丝的万分之一的这种薄膜，通过精确控制，将所需材料的原子一层一层垒起来可达到产生Majorana费米子的要求。