张崇安非介质波到施郁说量子电磁波（6）

张崇安非介质波到施郁说量子电磁波（6）

──话说从里奇到庞加莱求真之旅

曾富

从里奇到庞加莱的神奇求真之旅，是庞加莱的双曲张量涉足里奇张量。湖南科技出版社1995年出版彭罗斯的《皇帝新脑》第五章“经典世界”，在引用类似埃舍尔《天使与魔鬼》画作式的伊歇的黑鱼和白鱼全等的伊歇图时，有所感悟，但最终彭罗斯并没有搞清楚引力的衔接。然而彭罗斯对里奇张量仍有贡献，而且是里奇张量和韦尔张量第一次有一个明确又浅显标准统一解释的人。（一）说施郁教授

彭罗斯说，里奇（Ricci）张量是当球面客体有被绕着的物体作圆周运动时，整体体积有同时向内产生加速类似向心力的收缩或缩并、缩约作用。即里奇曲率有体积减少效应。里奇张量使体积减少是一种协变效应，这种奇妙似乎也包含了韦尔张量只对应一处的、类似牛顿引力在地球的潮汐效应。

那么什么是韦尔张量呢？彭罗斯的定义是：韦尔(Weyl)张量是囊括类似平移运动的相对加速度，在单向的对球面客体的拉长或压扁作用。这与直线或不封闭曲线运动的牛顿力学、韦尔曲率的潮汐形变等对应。韦尔张量的韦尔是测量类似自由下落的球面的潮汐畸变，即形状的初始变形，但相对里奇张量它是非对称的。里奇张量的里奇是测量类似球面的初始体积改变，这与牛顿引力理论要求下落球面所围绕的质量，和这初始体积的减少成正比相合。即物体的质量密度，或等效的能量密度（ E＝ｍｃ2），应该和里奇张量相等。所以彭罗斯的解释是：“黎曼=韦尔+里奇”。

简单地说，黎曼曲率描述的是引力场，黎曼张量只是反映时空几何，描述引力场的是度规里奇张量，是黎曼张量的缩并、缩约。对这种“缩并力”，彭罗斯再解释说，爱因斯坦方程存在一个称作能量--动量的张量，它将有关的物质和电磁场的能量、压力和动量都组织在一起。他把这一张量叫做能量，爱因斯坦方程则粗略是：里奇=能量。正是在能量张量中“压力”的出现以及为使整个方程协调的条件要求，使得压力对体积缩小效应有所贡献。那么不涉及韦尔张量吗？不是的。韦尔张量引起空虚的空间里感受到潮汐效应，爱因斯坦方程意味着存在将韦尔张量和能量相联系的微分方程的结合结构域。彭罗斯对这种韦尔张量重要性的推证，实际上是反过来又把部分里奇张量效应包含在韦尔张量中。但彭罗斯正如牛顿没有解决好韦尔张量的超距的引力潮汐畸变一样，也没有解决好里奇张量在对称的超距作用。因为物体在圆周运动的对称点，里奇张量也有类似对称超距的引力。这种作用传输是隐形的，如果是超光速，这种点内空间传动也应是协变效应的基础。

我们50多年来研读里奇张量，感到它是一道世界超级数理难题，其求证的复杂和多头，甚至可以说至今仍是一个猜想。直到2016年4月8日我们在印度旅游参观，看到焦特普尔市山上城堡梅黑兰格尔堡的堡顶内，灌墙壁消暑造凉通道内的水循环，提水用类似圆锥齿轮传动变向的木制轮盘齿合加绳子带水罐系统的水车，其顿悟才最后完善了里奇张量的数学推证。反之，想到其实是里奇张量数学，伴随爱因斯坦一生的所有科学创新，在激发爱因斯坦的灵感，也让爱因斯坦困惑。而且爱因斯坦一生被冤枉数学差，也是很多国内外学者自己本身就不懂里奇张量。

如阿克塞尔说爱因斯坦在大学读书时，喜欢独立看书自学研究；特别是他的著名数学老师闵可夫斯基的数学课，几乎不去听，上课也不注意。闵可夫斯基和洛伦兹创立的那套时间与空间纠缠的四维数学，真的是相对论的全部吗？例如，吴岳良教授就认为是引力量子场论中的量子效应，使引力标度子引发整体标度对称性破缺。他从引力量子场论在低能情况下的有效理论，给出爱因斯坦广义相对论预言的无质量引力子，以及有质量的自旋规范子和标度规范子。相比于爱因斯坦广义相对论中广义坐标变换不变的假设，在吴岳良教授重新定义物理学的引力量子场论中，关于自然界基本规律与时空坐标和标度选取无关，并遵循局域规范不变的假设更为基本的说法。其实闵可夫斯基和洛伦兹的时空四维处理，只是“空实二源观”基础数学之一，公元前6世纪的毕达哥拉斯公式，就揭示开了数学框架。今天很多人都懂时空四维处理，但并不能理解里奇张量。爱因斯坦在大学读书时，就已经接触到里奇张量。原因很简单：这类似欧洲与中国的文化传统背景不同。在我国传统搞文科的人和书籍多，即使不爱诗词字画的文化人，也多少懂一些古诗词名句。同理，欧洲近代研究数理的人和文献多，喜欢理科基础的爱因斯坦，早已探知里奇张量也不奇怪。我们认为阿克塞尔说爱因斯坦迟至1911年，因皮克和格罗斯曼的先后引导，才知有里奇张量是不实之词。事实是：里奇和其学生列维-齐维塔虽是意大利数学家，但引力使光弯曲，在爱因斯坦之前的1801年，德国天文学家佐尔德纳就有这种想法的论述。出现处理时空弯曲的里奇张量分析，是1851年德国人黎曼和导师高斯已给出了方向，因此1884～1894年里奇能通过研究黎曼张量等微分不变量，创立张量分析的绝对微分学，提出缩约张量的概念。到1900年里奇和列维-齐维塔还合著出版了《绝对微分法及其应用》一书。他们给出的里奇张量系统分析及其应用的设想，深深地影响着从大学就自学的爱因斯坦。施郁教授说爱因斯坦在1905年的一年就发表：光量子假说、测量分子大小的方法、布朗运动、狭义相对论、相对论质能关系等5篇重要论文，有理由认为是爱因斯坦一直在推证当球面客体有被绕着的物体作圆周运动时，整体体积有同时向内产生收缩的里奇曲率效应的结果，这一点也不惊讶。我们来分析类似的推论情况。把引力联系里奇张量，属于典型的“空实二源观”中非介质波与介质波的识别；我们首先要明白，要精准张崇安先生的空实二源的“客观”，真相也是容易发生错觉或偏见的，而不是意识到能从中学到点什么。例如，张崇安先生曾请的指导之一，复旦大学张操教授就反对大爆炸宇宙论和虚数超光速。张操教授的朋友、在美国的王令隽教授，也反对里奇张量等于能动量张量。王令隽说，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。这里我们不想评论他们。因为偏见来自人们所看到的景象，例如有人讲，开车的人常有的心理觉得“任何开得比你慢的人都是笨蛋，任何开得比你快的人都是疯子”；因为他是根据行车条件在决定合适的行车速度，如果他以每小时70公里的速度，开车超过了一辆以每小时60公里的速度行驶的汽车，可能他会想“对于这条路上的合理车速，平均的看法是每小时65公里”。这是真的吗？由此联系空实二源的“客观”，在需要描述量子起伏和量子纠缠的张量数学时，没有里奇张量和韦尔张量数学的深度学习，争论在量子论和相对论后继者们中间不会停止。因为

里奇张量在广义相对论方程中，效应是全域性的，但解读多数注意的是局域性。相反，韦尔张量在规范场论方程中，效应是局域性的，但解读多数注意的是全域性。

全面认识广义相对论方程中的黎曼张量、里奇张量、韦尔张量，是英国数学物理学家彭罗斯在上世纪后期才挑明的。因在爱因斯坦创立相对论方程时，韦尔张量还没有发现。1905年爱因斯坦发表狭义相对论，韦尔才19岁，刚去哥廷根上大学，希尔伯特是他的老师。今天承认出生在德国的韦尔，是20世纪杰出的数学家，1918年他受爱因斯坦不变性的影响，联系微积分运算要求连续性，反之把不连续的量子距离，规范称为“相因子”，从而开创了分辩“点内空间”概念和对间隙、暗物质、非介质波等的数学描述。1954年杨振宁和米尔斯就是从韦尔的思想发展到圆周相性。因为圆周线也由点组成的，既然韦尔的微积分直线有连续的“点外空间”点和不连续的“点内空间”点，那么圆周线也有不连续的“点内空间”点；同时把韦尔的实数相因子扩大到虚数相因子、复数相因子描述。正是从杨振宁和米尔斯等开始的规范场论宣传和建立的标准模型成功，韦尔张量才赛过里奇张量的知名度的。

然而正是从杨振宁说他，读高中前没有学过物理学，但一开始学物理力学，他就有知从速度矢量变化看出圆周运动和直线运动区别巨大。这是天才，也让人明白爱因斯坦的天才，从何焕发？爱因斯坦在大学喜欢独立看书自学研究，在接触里奇和列维-齐维塔数学后的兴趣，是他去推证引力与圆周运动场的收缩，所以才把著名数学老师闵可夫斯基的课，也不在乎去听，或上课也不注意。因为闵可夫斯基回答不了这些问题。难道爱因斯坦真的是闵可夫斯基骂的是“一只懒狗”吗？错了。

爱因斯坦自学的动力从何而来？难道不是他认为闵可夫斯基和洛伦兹的数学太简单，和里奇与列维-齐维塔的数学比起来不值得一提吗？后来他跟同事和朋友皮克与格罗斯曼等，先后主动提起里奇张量，也是看出他们华而不实，仅是表皮上的津津乐道。因为爱因斯坦追求的是里奇张量的严格证明和具体应用，由此皮克与格罗斯曼等很多人先后都跟他分道扬镳，甚至对R_uv-（1/2）g_uv R=-8πGT_uv方程，后来格罗斯曼还攻击爱因斯坦独创的解释。其实爱因斯坦在1905年发表5篇论文之后，已经对里奇张量达到了能初步应用计算的程度。这也可知我国出现的大批反相反量反中医爱好者，也是高不过皮克与格罗斯曼的数学水平是其主要原因。

例如引力现象的空实二源观，“以苏解马”的哲学很难说清非介质或介质的作用。所以爱因斯坦首先要把质量看得见的“实”，与能量看不见的“空”，统一起来。1965年我们在大学时，因为当年宇宙微波背景被发现，报刊站在对立面，反复宣传批判相对论质能关系是“唯能论”。可见“以苏解马”不是真正的马列主义，而是把科学与哲学混为一谈，以批判国际公认的现代科技成果，来代替艰苦的自然科学深造和科技创新劳动。它充其量只是抓住一些马列主义语录的表象，去变相输出“乌奸文化”破坏其他社会主义国家的科技事业。因为科技不发展跟其跑，才是“乌奸文化”想达到的目的。但恩格斯在《反杜林论》书中说的是：“√-1在许多情况下，毕竟是正确的数学运算的必然结果；不仅如此，如果不准用√-1来运算，那么数学，无论数学或者高等数学，将怎么办呢？”这就是后来苏联必然的解体。

又如19世纪末20世纪初革命原子论，还没有被实验确认时，但革命导师列宁为何仍敢支持玻尔兹曼的实为先验图式“乌托子球”的原子论？而且当时高举西方“唯物论”大旗的马赫和奥斯特瓦尔德等人，攻击玻尔兹曼“乌托子球”式的原子论，说没有实验的证实是先验图式。即如果不符合物质定义的独立存在于人意识之外的客观实在的经验图式，就是错的。但列宁看重玻尔兹曼的数学球面，是能解释从气体的变化到大自然为什么不允许导致熵的事件减少；这充分说明真正的马列主义看待科学与迷信、神、鬼、仙、巫等唯心的区别，重在数学的计量，要有能解释自然或实验能重复证实的自然事实；当然列宁也还批判过玻尔兹曼的朋友庞加莱。

而庞加莱是因作为拓扑学的创始人之一，从拓扑学出发，他发现时空和物质的形式本体论只有两种先验图式──球面和环面可供选择。即球面与环面在拓扑学上是不同伦的，所以庞加莱对玻尔兹曼“乌托子球”的单一形式本体论有意见。但作为物理学家的玻尔兹曼，难以理解庞加莱的拓扑学思想。玻尔兹曼以自杀捍卫自己的思想，使20世纪第一次球量子与环量子之争的弦、圈之爭公开。

这也标志着20世纪革命阵营与自然科学界，开始进入分裂时代。庞加莱遭到“以苏解马”哲学的重炮“轰击”；弦、圈之爭使庞加莱成了两面不是人。其实完整准确理解列宁经典著作中的物质定义概念，如独立存在于人意识之外的客观实在，并不排除延伸到还包括以此独立存在于人意识之外的客观实在为基础的图式的先验图式。如旧社会剥削和压迫的客观存在，这是社会的经验图式。从这种客观存在的经验图式延伸中，被剥削和压迫的阶级以及追求“民主、自由、公平、正义”的人，都向往“乌托邦”式的理想社会。19世纪末前后的革命阵营，以此作为号召力的旗帜，但这只是一种先验的社会图式，前经典作家把它称为“空想社会主义”。后经典作家在追求理想社会的奋斗实践时，已注意到社会的经验图式和先验图式的对立统一。如玻尔兹曼从身边大量物体分立个体近似球面的客观存在，自然全息延伸出“乌托子球”式的原子论，虽说也类似“乌托邦”实为先验图式，即那时“乌托邦”和“乌托子球”两者都是没有人见到的东西。这类似中医藏象论。所以后经典作家的列宁从对立统一的正确之举出发，仍大胆支持玻尔兹曼的“乌托子球”。

真相是，庞加莱相信球面与环面在拓扑学上是不同伦的数理形式，延伸到能量与物质的先验图像和经验图像，如玻尔兹曼“乌托子球”与庞加莱的“乌托子环”图式，两者也是成立的。然而“以苏解马”使革命阵营和科学阵营的分裂，迫使后经典作家也难完整准确理解自己的物质定义概念，庞加莱被同和马赫等一锅熬了。也许那时就有“千万不要忘记阶级斗争”的背景，因此还是学生和年青人的爱因斯坦，虽曾追随著名科学家玻尔兹曼、庞加莱的思想，但也终生摇摆在列宁式的革命与玻尔兹曼、庞加莱的命运体验中，自然觉得还是旧的西方机械“唯物论”可靠，所以最终对R_uv-（1/2）g_uv R=-8πGT_uv方程的独创解释，没有摆脱该方程是全域性的，而使他的解释却是局域性的。如说时空类似一张平直的橡皮膜，如果把一个大质量的物体放在这张橡皮膜中间，橡皮膜就会发生凹陷下去一样。这类似时空将弯曲，因此将在它临近的物体的道路上形成弯曲，加速度和引力才是等效的。

爱因斯坦此种解释，与方程原旨的里奇张量物体整个体积有“收缩”比起来，既达到有引力形象思维的共同之处，而且爱因斯坦还实现真正非介质波的处理。因为爱因斯坦把时空背景当作橡皮膜，就不需要介质化了。这与圈量子引力学的说法一致的。但整张“橡皮膜”不是量子论，圈量子引力学虽说含有“量子”的网络圈子，但这种大片的自旋网络圈，如何使其信息个性化传输，机制仍有道不明之处。

爱因斯坦时空弯曲解释的死结，是不能说明量子纠缠的隐形信息个性化传输；圈量子引力学也同样存在。里奇张量物体整个体积有“收缩”的引力说明，是包含实数隐形信息个性化传输，也含虚数或复数隐形信息个性化传输的。到1936年量子力学以韦尔张量模型大白于天下，量子处理非介质论和介质论都能得心应手时，爱因斯坦的时空弯曲解释的缺点凸显出来。这之前的1931年他的老朋友、老合作者格罗斯曼，攻击他虽是放马后炮，但也使爱因斯坦开始觉醒考虑里奇张量和韦尔张量的结合问题。1936年爱因斯坦与玻多尔斯基和罗森合作的质疑量子力学完备性的论文（EPR），能证明这一点。这问题的要害，就是虚数或复数超光速的“点内空间”类似非介质和介质的量子存不存在？

施郁教授虽然说到引力波是量子电磁波，但上万字的文章也没有个收缩机制深入阐释，说明他也没掌握好里奇张量。因为电磁波有空间大尺度的扩张，不是量子，也和光子的频率有区别。引力波是量子电磁波，只是说引力波也是“量子系统”。彭罗斯要阐述理解“量子系统”的里奇张量和韦尔张量结合结构域的产生原理，也要联系射影麦克斯韦的电磁场方程电场E和磁场B的结合结构域。因为韦尔张量的韦尔实际是引力场的测定；韦尔的“源”是能量张量，这与麦克斯韦的电磁场的电场E和磁场B的源，是麦克斯韦电磁场理论的电荷和电流的结合结构域的情形相似；这种观点，实际是将“麦学”引向“里奇张量”和“里奇流”统一的结合结构域。

这里“电荷”对应里奇张量圆周运动的“源”效应，是类似彭罗斯的“扭量球”图像。“电流” 类似“里奇流”，对应韦尔张量平移运动的“流”效应，可联系类似傅里叶级数、泰勒级数展开式变换的“孤子链”，以及为隐形传输设定的点内空间和宇宙弦。电场E和磁场B，以及电荷和电流这种结合结构域中的平行性、不可分割性，好理解，因为它们客观存在。但它们反过来也射影里奇张量和韦尔张量，以及里奇张量和里奇流这种结合结构域中的平行性、不可分割性。但如何理解其中缩并、缩约这种结合结构域的不可分割性，就会有困难。

格林在他的《宇宙的琴弦》的书中，曾盛赞与里奇流也有关的丘成桐-田刚过程，说它的意义在于提供了一个从已知卡拉比──丘成桐空间生成新空间的途径，其潜力诱人。因为弦理论家们的发现，使卡拉比-丘流形身价大增。典型的是卡拉比-丘空间都包含着洞，这就联系着环面。从丘成桐-田刚师生身上能看到我们中国人，焕发出来的推进卡-丘流形的科学智慧，但也看到建立固有的了不起的微分几何中国学派之难。如果里奇张量仅仅是如肖建华教授所说，在一般工程应用研究上才有价值，那么就小看了它更接近工程应用的量子隐形传输牵涉到的虚数超光速原理。而梅晓春教授等要“阐明”自旋、贝尔不等式、EPR徉谬，也要联系与里奇张量有关。因为里奇流能联系暗能量、暗物质和质量的希格斯场等起源，使庞加莱猜想的应用，能扩大到弦论的各种框架。但旅美理论物理学家王令隽教授却反驳彭罗斯说，彭罗斯犯的低级错误是“里奇=能量”。王令隽批评说，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；但描述空间弯曲的几何量是黎曼张量，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的。

其实王令隽是大错特错。广义相对论的方程式与牛顿引力方程式不同的地方，是前者能表达时空的弯曲；但平面的弯曲好理解，单个的立体棍子的弯曲也好理解，然而对全域性的整体空间说弯曲，是不恰当的：这只能是被作用的空间整体体积的收缩或膨胀才对。由此出现的里奇张量和韦尔张量的区别有两个不同：前者一是能统一引力相互作用传递的光速和超光速；二是能统一起传递引力作用的物质粒子量子与熵流产生的联系。而且爱因斯坦在他的《我的晚年》书中也说：“广义相对论目前还是不完整的，因为能满意地应用广义相对论原理的还仅仅是引力场，而不是统一场”。看来爱因斯坦用对了里奇张量和里奇曲率，但他却并没有全理解里奇张量和里奇曲率的R_uv-（1/2）g_uv R=-8πGT_uv这个上帝方程式的神通广大。该式中，左边第一项R_uv，是里奇张量，针对的是圆周运动：在两个物体中当一个物体有被绕着的物体作圆周运动时，该物体整体体积有同时协变向内产生加速类似的向心力的收缩或缩并、缩约作用。里奇张量和里奇曲率是一种全域性或非定域性的体积收缩的引力效应，而不同于韦尔张量和韦尔曲率是针对不管平移或曲线运动，体积效果仍与直线距离平移运动作用一样，只类似是一维的定域性的拉长或压扁的潮汐或量子涨落引力效应。另外量子卡西米尔平板间，也有韦尔张量收缩效应，但这与量子回旋间，被绕离子核非定域性的里奇张量收缩效应的引力量子信息隐形传输机制，本质是不同的，又是统一的。原因是这类似原子模型：由原子核内质子量子色动化学，构成的卡西米尔平板间的量子起伏产生的收缩效应引力，属负能量作用力，发出的引力介子属于虚数超光速粒子。但对星球间的里奇张量收缩效应，发出的引力介子是分成经典的光速传输和量子信息隐形虚数超光速传输两部分的，这把回旋被绕的星球也分成了两半的。一半是对着回旋的卫星，类似属韦尔张量的牛顿引力是经典的光速传输；另一半是背着回旋的卫星，由于里奇张量整体收缩效应逼迫这一半需要量子信息隐形传输的虚数超光速引力介子，两半收缩才能同步。R_uv-（1/2）g_uv R=-8πGT_uv方程式由此可理解为：左边第一项R_uv里奇张量，属全域整体收缩效应的作用量。其余式中R是里奇张量的迹；g_uv是对距离测度的空间几何度量张量；G是牛顿引力常数；T_uv是刻画能量、动量和物质性质的张量；1/2、8、π是数。左边第二项（1/2）g_uv R，实际代表针对背着回旋卫星那一半星球的里奇张量收缩效应的作用量。等式右边的8πGT_uv，实际属可计算和测量的引力作用量；其负号代表引力方向作用向球心，而不是向外。（二）说潘建伟院士也许潘建伟院士也没有掌握好里奇张量厘清的量子信息的隐形传输。因为他虽然在工程的量子通信隐形安全传输上做出了好成绩，但国内还很多专家攻击他是伪造。潘建伟院士主编的《多光子纠缠和干涉度量学》，指出“量子力学完备性的检验，特别是定域实在论的违反”，对某些三个或更多的粒子纠缠态，定域实在论与量子力学的冲突甚至更为惊人。但潘建伟教授没有指明无论量子信息传输还是量子引力，都涉及光速和超光速的问题；而超光速又涉及是实数超光速还是虚数超光速之争。在中国科技大学也有不支持潘建伟的，如韩永建教授的解读是：100年来以玻尔为首的“哥本哈根学派是量子世界的‘执政党’，现在要看哪个‘在野党’有可能‘革命’”；他说哥本哈根学派的“执政地位”已受到挑战的事实是：先后有“量子惠勒延迟选择──光的波粒叠加实验”和“弱测量直接观测波函数”，挑战玻尔的互补原理和“波函数非物理实在”的观念。郭光灿院士也讲：“微观理论和经典世界的矛盾，导致了爱因斯坦与玻尔之争。自量子力学诞生以来，人们主要在做一件事：求解薛定谔方程。这促使了激光、晶体管、核能等的产生。人们只关注能‘做什么’，不去问‘为什么’”。事情的真相是：爱因斯坦属于时代局限性的“眼见为实”的老唯物论者，他的经典相对论的实在论认为：量子力学理论不完备，才导致量子世界概率性和非局域性的。而玻尔的量子力学属于现代唯物论者，他的“眼见为实”实在论是认为：只有进行测量，即使量子世界是虚幻也必须进行测量，结果才知是否真实？这对经典物理学是一次革命的大转折。但经典物理学一开始也是这样：如加速度是看不到的，伽利略测量圆球在斜面运动发现加速度。是牛顿将伽利略测量引出的加速度，变为测量的牛顿力学数学公式的。这就是伽利略和牛顿开创的测量第一次科学革命，最终引发了后来的第一次工业革命。后来“以苏解马”的唯物论和辩证唯物论，离开了马克思和列宁最后的定论，很难与时俱进，这就是造成后来各种“冷战”的原因。真实的东西最终不是物理、哲学和实验，而是数学；但数学要求测量，这需要科学工匠精神，才测得出数学规律。数学预算精准测量，测量巩固数学；但即使加速度的数学，也还远不止这一点。

2016年4月12日从印度旅游回来，我们才收到2016年由中国科技大学出版社引进出版的《宝宝的量子物理学》一套共6本书。这已经是2016年1月至4月的第3次印刷版，另5本是《宝宝的牛顿力学》、《宝宝的光学》、《宝宝的量子纠缠学》、《宝宝的量子信息学》、《宝宝的物理学ABC》。这套书每本只有20多页，价格在40元以上，但3个月内再版3次，可见价格昂贵买的人也很多。这是一套可作为婴幼儿早教的绘本书，亦可作为学龄前孩子的科普书，拿到手后我们不到半个钟头就把这6本书看完了，因为内容像初识字教育一样，每本都是从球或圆形彩色绘图讲解教一些物理基本概念，并无特别之处；但其中的两本书，还是有能难倒科学家之处。一是《宝宝的量子纠缠学》书中最后一页，两个纠缠分开的量子圆图，用黑曲线连接，问它们是如何隐形信息传输的？这个难题，有其说问娃娃，不如说是寄希望问未来。因为这个难题，无论从张崇安说的非介质波，还是施郁说说量子电磁波，都还没有用模型模具的原理来说清楚，可见这套书具有的启发纪念意义，也明白中国科技大学常务副校长潘建伟院士，推荐出版这套书的良苦用心。

但解答这个难题的出路，也许就在能难人的第二本书《宝宝的量子信息学》中。该书开篇以球形讲信息编码位与量子信息位，说到一部手机能存储100万位编码信息和20量子位信息，但再多一个量子位就需2部手机，再多两个量子就需要4部部手机，为了储存一个分子的信息，就需要地球上的所有手机。为什么？这与编码的数学排列组合有关。1999年我们在《延边大学学报（自）》上发表《量子计算机与双螺旋结构的三旋联系》的论文时，就说明，用球量子自旋编码信息位，类似陀螺的自转轴向上向下自旋，也只有4个编码信息位，但一个环量子自旋，就有62个避错编码信息位。由此说明环量子的量子计算机，比一个球量子的量子计算机功能强大得多。这也反射《宝宝的量子物理学》一套6本书，只以球形图像讲科学还有不足之处。如果我们来续编这套《宝宝的量子物理学》，可再出三本：《娃娃的量子基因学》、《娃娃的量子超弦学》、《娃娃的微积分几何》。

中国科技大学出版的《宝宝的量子物理学》这套6本书，是在加拿大滑铁卢大学获得数学物理博士学位的克里斯·费利所著，他一位物理学家、数学家和三个处于萌芽状态的小科学家之父亲。近几年他把外界看来高深的数学和物理理论、知识和实验，用绘本的形式，教给自己的三个孩子。如《宝宝的量子物理学》就是通过绘本的形式，将原子结构中电子的量子化分布以及跃迁清晰地表达了出来，使得婴幼儿得以接触最前沿的、当然也是最基本的量子物理学，成为小小量子物理学家。这样的孩子从小就奠定了良好的量子物理学直觉，在长大以后也就不会对量子物理学感到陌生或害怕了。加拿大滑铁卢大学的圆周理论研究所，是著名的斯莫林教授主持的圈量子引力研究的世界中心，很可惜克里斯·费利在滑铁卢大学读博士时，也没有注意到球量子和圈量子的区别。这也可以理解，从斯莫林的学生和合作者罗威利的《假如时间不存在？》一书，所载圈理论提供的首个空间模型图看，那些小圆环组装的网络乱成一大团，如何进行从张崇安非介质波到施郁说量子电磁波的光速传输或虚数超光速隐形传输，从斯莫林到罗威利的圈量子引力学派，心里也没有底。

这种情况在我国科学家中也存在。1966年出生的文双春教授，是博士生导师，现为湖南大学物理与微电子科学学院院长，也没有弄懂里奇张量与韦尔张量在虚数超光速隐形传输与光速传输上的区别。因为他的博文《慢慢来，一步到位未必好》中说：目前看，几乎所有的物理学事件都是局域的、非瞬时的只有量子力学中有例外。例如量子纠缠，它被称为“鬼魅般的超距作用”：两个粒子互相纠缠，即使相距遥远，一个粒子的行为也会同时影响另一个的状态。局域性也统治引力和引力波，但在爱因斯坦之前人们不这么认为。在爱因斯坦之前，牛顿理论是最好的引力理论。当然，直到今天它依然算得上最好的引力理论，尽管有其局限性。牛顿理论认为引力作用是瞬时的，而时间上的瞬时变化意味着空间上的“超距作用”，也就是可以一步到位。如果牛顿理论正确，那么最近LIGO探测到的引力波是离地球13亿光年远的两个黑洞在测量时刻发出的，而不是13亿年前发出的。也就是说，那两个离地球13亿光年远的黑洞一打架，地球人可以马上就知道。不知牛顿是否怀疑过其理论的正确性，但他本人的确很不喜欢这种“一根篙子撑到底”的“超距作用”。然而，牛顿对其理论不满意的地方，还不是引力传播的瞬时性本身，而是这种力为什么不通过诸如空气的媒质而能在空荡荡的空间传播？

牛顿最终没有解决这个问题，爱因斯坦来做牛顿的思考题。在他看来，牛顿理论令人不满意之处，恰恰是其瞬时性部分，而不是缺乏一种可以传播引力的媒质。爱因斯坦于是创立广义相对论，引入了时空概念。他说时空可以弯曲，这种弯曲的影响就是引力。把宇宙比作池塘，把时空比作池塘中的水，两个黑洞合二为一就像两头水牛在池塘中厮杀，它激起的时空“涟漪”像水波一样向地球传来，经过13亿年才到达地球，被LIGO“听”到。今天很容易接受对引力和引力波的这种解释，而人类今天还能探知十几亿年前的宇宙事件，这要多亏局域性。对现代物理学来说，时空本身已经足够，无需所谓传播引力的媒质。是这样的吗？池塘涟漪只是一种模型模具说明；看来文双春教授和黄秀清教授是一个水平。

文双春的《慢慢来，一步到位未必好》和黄秀清的《饶毅之问：物理学还有不是玄学的一部分？》，是异曲同工。他们都认为潘建伟院士证伪局域实在性的量子信息隐形传输工程，是玄学。文双春教授斩钉切铁地说：“时空充满了各种各样的场（包括电磁场和引力场），其中的波动（光、X射线、微波、无线电波等电磁波以及新发现的引力波）可以在空荡荡的空间传播，其传播的速度有个上限──光速。再快点不行吗？不行，欲速不达！”为什么有速度上限？无论是电磁场还是引力场，都是局域性在起作用。真是这样的吗？否。局域性意味欲速则不达，是对的；但全域实在性的虚数超光速隐形传输的非介质波，是在点内空间，它和点外空间是量子纠缠的。说明这种情况可用模型模具说明，这就是类似量子基因双螺旋结构的孤子演示链。因为用类圈体三旋模型的多态性和同时性演示，能很好理解它的原理：

把两列链条耦合起来，让两列链圈依次对应相交，就还有各种各样的交法。特别是要模拟机械孤波滚动，并使其转动角度最大，既平整又顺当，它们的相交是有严格编码要求的。演示最常见的是提着主链的孤子演示链。如用示意图，Z表示主链，f表示副链；左、右、前、后表示主、副链圈面正交又重合时，各列圈子的位置编码变化。孤子演示链的主、副链之分是：左手提起双链中首端的一个链圈，能使下面的链圈构成两两排列的（尾端可单可双），该链圈称为主链的冠圈（如Z1）。这时再用右手提起它下面的一个链圈，如果它能提起并分出一条单链的，该链圈称为副链的冠圈（如f1），该单链就称为副链；左手提着的单链就称为主链。如果提起主链冠圈下面的一个链圈，不能分出一条单链而只是提起它下面所有链圈的，它一定是主链的亚圈（如Z2），同时可以确定与它并排的另一圈为副链的冠圈（f1）。左手提起主链的冠圈，右手提起副链的冠圈向上挪动并翻转一个面再放下，这时整个双链就会产生机械孤波滚动。

一般图示意的是，左手提着主链的冠圈，圈面朝向自己，让主链的亚圈和副链的冠圈与它正交，就有左右、右左两种配对编码；再下面与它们正交的主、副链的两个圈，有后前、前后两种配对编码。如此所示副链列从冠圈开始的编码规则是“右、前、左、后”的循环。这时左手提着主链，右手正好顺手能挪动副链，因此称此规则为右手螺旋。相反，如果副链列从冠圈开始的编码规则是“左、后、右、前”的循环，这时右手要伸到左边去才能挪动副链，这就很不方便。当然这不是绝对的，因为对于左撇子，换一只手正好也一样；或者这时左手提着的主链冠圈翻个面，就又成了副链列是“右、前、左、后”的循环编码排列。由此让原领圈自由落下，就会发生孤波滚动；反之恢复原先的领圈地位，即让后者自由落下，也要发生孤波。但这种滚动不是领圈真正落下，而是圈套之间传递着一种信息、能量和相位，构成类似螺旋状的搅龙轨迹。因此具有类似贝克隆变换的表达式，这是一种类似SG（正弦--戈登）方程的非线性偏微分方程的描述。这种SG方程有正负扭状孤立子解，分别叫正扭和反扭。在孤子演示链与DNA双螺旋结构的对应中，它的左右、前后双共轭编码，对应DNA中腺嘌呤A、鸟嘌呤G、胞嘧啶C和胸腺嘧啶T等四种碱基的T与A、C与G必定配对的编码。

而在孤子演示链与量子信息隐形传输的对应中，这类似费曼和温伯格著的《从反粒子到最终定律》一书中，费曼的《存在反粒子的理由》中的“相对论和反粒子”一节讲存在反粒子及粒子偶的产生和湮灭，说粒子从x1散射x2，其中间态的粒子计算任意一a（x1）和b （x2）的几率振幅，当x2位于x1的光锥之外时，这个几率振幅不会为零。这样来会得到正频分量，又会得到负频分量。但频率只有正的。固定x1与x2不变，对于这种粒子x1与x2之间是相隔一类空的间距，粒子有一定的几率幅以超光速运动。这样一来，如果我们从一相对于原参考系运动足够快的参考系来观看，t2就可能于t1更早。原因在离开原始粒子一段有限距离的x2点，扰动产生了一对粒子，其中一个显然逆时间方向运动。在时间t1’ ，原始粒子与那个逆时间运动的粒子消失了，因此正能量加上相对论的要求迫使我们认可有粒子偶的产生和湮灭，其中一个逆时间运动。费曼是用粒子有电荷的假定和模型模具来理解的。

费曼说，正电荷从x1到x2，可x2点先有粒子，这就可以看出是负电荷由x2到流向x1。换言之，必定存在反粒子。从事件顺序对参考系的这一依赖性可以说，在一个人眼中的虚粒子会是另一个人眼中的虚反粒子。以上费曼使用微积分方程运算和坐标参考系的图像来阐述的。其实用一系列齿轮传动的模型模具图像，来理解费曼的虚粒子、虚反粒子的超光速类空间距运动，更容易。即设想上下两列平行安装的齿轮传动，上下各列的齿轮前后之间是间隔开的，传动是由上下齿轮前后衔接相互间啮合在一起驱动的。由此上下各列的齿轮转动的方向，上列为正，下列恰为负。这样即可以对应费曼的逆时间运动，也可以把上下两列齿轮对应费曼的光锥之内外之空间。然而类似这种点外与点内空间映射的齿轮传动的模型模具图像有一个缺陷，就是齿轮序列啮合驱动，只要开始的齿轮不转动了，整个齿轮序列链也不转动。

这个缺陷，正好是孤子演示链的信息隐形传输模型模具图像能解决的。而且主链和副链也可以对应上下两列齿轮是类似安装分处在光锥之内外的点外与点内空间。这种映射能把引力场时空的介质波和非介质波量子纠缠之分统一起来，同时也能把引力场时空的光速与亚光速和虚数超光速量子纠缠之分的传播统一起来。例如，把可见的实在时空比喻为主链，因它是不动的，并且是整体性，可以看成是有限的可测量的光速与亚光速都行的背景或非背景空间，同时也可以作为介质波或非介质波都行的的背景或非背景空间。相反，副链的单独可动可以对应真空场的量子起伏，而设在点内空间，并且有类似电磁波的起伏交换运动，它可以是虚数超光速的量子信息隐形传输，而映射引力场在点内时空的介质波和非介质波。

但孤子演示链与量子信息隐形传输对应这种模型模具的特征，还不仅此在于此，而可对应庞加莱设计的有限无界的双曲模型，且超越庞加莱的双曲模型。众所周知，共形几何中的单值化定理是各种曲面千变万化，但顾险峰教授认为在不可穷尽的共形变换下，都归结为三种标准曲面中的一种：球面，欧式平面，双曲圆盘，即单位球面，欧几里德平面和双曲面。单值化定理也断言所有封闭曲面可以配有三种几何中的一种：球面几何，欧氏几何和双曲几何。曲面微分几何中，几乎所有的重要定理都绕不过单值化定理。但顾险峰教授也有顾此失彼的地方。

例如，环面与球面，拓扑学有不同伦之说，微分几何有亏格之分。用庞加莱猜想定理可证单位球面和单位平面是同伦的，而与环面不同伦。由彭罗斯非常直观明白的韦尔张量和里奇张量统一标准解释，单值化定理也可以断言：球面几何和欧氏几何归属韦尔张量。环面几何归属里奇张量。双曲几何归属庞加莱张量；后者是因庞加莱设计过一种有限而无界的双曲空间宇宙模型，它把正负虚实零配对的全域宇宙张量空间都包括进去了，为正负虚实零的量子信息隐形传输提供了坚实的数学基础。然而孤子演示链的特点是：如果它的双链对应类似双曲线面空间，双曲线面空间的单个双曲线面空间可以类似抛物线面空间，这好似在完善对称与对称破缺两种图像，然而孤子演示链的特点，比这种庞加莱双曲的对称破缺更超越的是：

提孤子演示链的主链冠圈下的亚圈，不能分出一条单链而只是提起它下面所有链圈，即主链和副链冠圈下面链条都被提起了，这和我们所知的自然界的事实是相符的，如类似经典时空，一定联系着虚数超光速量子纠缠的虚拟时空；但只提孤子演示链副链的冠圈，却能分别出主链和副链，即提起副链的冠圈向上挪动，就有一串链圈跟着上来，在再翻转一个面再放下后，这时整个双链就会产生类似机械孤波滚动。这是一种双重对称破缺。主链作为引力的韦尔张量传送链，因卡西米尔平板效应可以产生直接的收缩作用。而副链作为类似点内空间虚数超光速量子信息引力指令的里奇张量传送链，可以类似隐形超距或跳跃式的间接作用。这种“死”与“活”之间的对称、对称破缺以及超对称破缺，类似活人要死，但死人不能活一样。人们能看见大量的“有”，看到“无”的时候很少；但正是从“无”，我们更能深知自然的奥秘。但庞加莱的双曲模型或庞加莱张量还达不到这一点。

庞加莱的几何学闪耀着很多光辉的思想，例如他的《科学与假设》一书中说：几何学公理既非综合判断，也非实验经验，它们是约定的。约定是心智的产物，约定的选择是自由的，但又不是随意的。假使自然界没有固体，便不会有几何学。欧几里德几何学的性质与天然固体非常符合。但欧几里德几何学不比非欧几何学更真，它只是更为方便而已。经验在任何时候都不会与欧几里德公设相矛盾，同样任何经验永远也不会和罗巴切夫斯基公设相矛盾。实验告诉我们的是物体之间的相互关系；至于物体与空间的关系，或者空间各个部分的互相关系，没有一个实验影响或者能够影响。实验与空间无关，而与物体有关。

由此为非欧几何的诠释，庞加莱才设计的庞加莱圆盘模型，即双曲宇宙空间模型。庞加莱假定有一个用大球包围起来的世界，（1）温度不是均匀的，在中心温度最高，随着距中心距离的增大，温度成比例的减小，当接近包围这个世界的球面时，温度降至绝对零度。更精确的表述为：设R为包围这个世界的球的半径，r是所考虑的点到中心的距离，则绝对温度将与R^2-r^2成正比。（2）这个世界上一切物体具有同一膨胀系数，从而任何量尺的长度都与他的绝对温度成比例。（3）假定一物体从一点移动到另一点时，他能立即与新环境处于热平衡。（4）这个世界充满了光的折射媒介质，折射率与R^2-r^2成反比。以上这些假设，没有什么是矛盾的或不可想象的，但属于非欧几何的一种类型：这个世界是有限的，而对于这个世界的居民来说，它却是无限的。因为当居民试图接近有限球面时，他们逐渐变冷因而变得越来越小，他们迈出的步子越来越小，从而永远达不到有限球面。

由假定（1）可以推算出，在这个世界中最短路径不是直线，而是圆弧，这圆弧将垂直于边界。假定（4）则保证了光的物理性质：光总走光程最短的路线，从而保证这个世界的居民对光的研究和对固体的研究是一致的。说这个世界是非欧几何，最主要的证据是它违反了欧几里德的第五公设：在庞加莱模型中过“直线”外一点可以做出无数条与该直线平行的“直线”。而“直线”的定义指的是过两点的最短路径，所以在此模型中“直线”就是连接两点并且垂直于边界的圆弧。在这个模型中，三角形的内角和小于180度。这类似艺术家埃舍尔的画作《天使与魔鬼》，天使和魔鬼就处在庞加莱圆盘模型当中。在非欧的庞加莱圆盘模型中，过“直线”外一点可以做出无数条与该“直线”“平行”的“直线”。

由此在引力中把非欧几何和欧几几何，或者把里奇张量和韦尔张量衔接起来的，是分形卡西米尔平行平板链。我们说过：在印度焦特普尔市城郊山顶的梅黑兰格尔堡，堡顶内一处类似筒车、水磨式的抽水设备。这是一根很长的木立柱的转轴，顶上安装有一个很大的木制圆盘齿轮；下端在一个人腰高处，安装有一根横推杠，一个人在下面推着横杠转圈，顶上的圆盘齿轮就跟着转动。在这个圆盘齿轮边缘一处又有一个竖立的稍小的木制圆盘齿轮，像圆锥齿轮一样的啮合在一起转动。这个竖立的圆盘齿轮的边缘，挂着一根从堡顶下落到堡底水池的绳链圈，又有若干个土陶水罐相间一段距离安装这根绳链圈上，由转动的竖立圆盘齿轮带动绳链圈上下循环运动，让一边水罐从水池把水提升到堡顶倒入引水槽中，空水罐又转下去。

探讨里奇张量的引力链，特别是与它的量子卡西米尔平行平板分形群或分形之链的相似地方，众所周知原子核内的质子和中子都是由3个不同色的夸克组成，3是构成其中一个卡西米尔平行平板的最小量子数，这能让人意识到，量子里奇张量分形卡西米尔之链，正是通过引力波的源代码信息，把里奇张量引力指令从量子色动化学的原子核层次，类似延伸进了量子色动力学的海夸克、夸克海“水池”，而产生的里奇张量引力的整体收缩作用的。