三、量子化微积分的缘起与温故知新的全息协同 类似狭义相对论是属于爱因斯坦的,而不是属于菲茨杰拉德和洛伦兹的;《高等数学(微积分)》的量子化微积分建模,是属于中国人的微积分,而不是属于牛顿、莱布尼茨、欧拉的微积分,但这又是以牛顿、莱布尼茨、欧拉等数百年间,国际上的微积分学大师们类似极限论的一些新点子作的基础。 当然“微分”学与“量子”论有相同也是有差异的,而且常识问题的多元化、复杂性与自然化及简单性,是很多哲学歧义与科学争夺的迷人处,但《高等数学》的高等和统领性,正好从数学建模去分辩。 那么我国量子化微积分又缘由何起呢?1957年第一次有两位中国人,获得当年的诺贝尔物理学奖,消息传到1958年大跃进号召向科学进军在绵阳地区农村普遍建立的初中学校时,仍激发起一些中国少年,对以量子力学为科学高峰的四大力学科普知识的兴趣。 17世纪托里拆利、帕斯卡和玻意耳等科学家,用水银柱测量大气压与高度、密度等变量的函数关系,联系地球空间结构也能联想宇宙空间结构;如果再联想公元前5世纪前后国内外古代自然哲学家们的原子论、虚空论、元气论、物质无限可分论、无中生有论,那么帕斯卡和玻意耳从空的空间的密封玻璃瓶中抽走的空气,制造局部真空的实验,那个空瓶空的空间或“有”或“无”的“微分”,是属于20世纪前的原子、分子论。 如果这以后那个抽空的真空瓶,仍然留下有类似空气这种可分的“物质”的话,那么这个真空瓶空的空间或“有”或“无”的“微分”,就只能是20世纪末的量子、瞬子论了。 这种呈展现象,是十分明确的,即第一次抽走的原子、分子,是属于实物质,它能联想正物质、正能量类似的宇宙常数。 而第二次真空能抽走的或“有”或“无”的“微分”,或许是属于负实物质或虚物质,或“无”物质、“0”物质,它们能联想暗物质、暗能量类似的宇宙常数。这类无限可分的量子、瞬子、真空零点能粒子,还存在非对易代数和非对易代数几何问题,与原子、分子相比,也更多属于能相状态,具有量子涨落和不确定性质。 这里宇宙自组织的实存在性,用数学描述比用物理学描述更恰当一些。因为它们已经冲击到20世纪前科学实验,总结的能量守恒定律和物质不灭定律。但从万物皆可用数的发展来看,有实就有虚,有正就有负,有点外空间就有点内空间,即能量守恒定律和物质不灭定律,还应该有在20世纪末的微积分量子化的正实数、负实数、正虚数、负虚数、零点能等呈展,和在点外空间和点内空间上的求衡与转换。因此,利用数轴和零点能的相变,似乎也能推出数学的量子论、相对论、宇宙大爆炸论和宇宙大爆炸前后的信息守恒论。 中国特色社会主义是社会自组织的必然选择,当然道路不会一直是平坦的。1959年和1960年大跃进的饥荒时期,绵阳地区那些农村新办的初中学校,更深的卷入其中:一些中国少年,目睹以及亲身经历一个红薯,一片一片地微分完了,然而饥荒的眼神,仍盯着那片剩下的虚空,也想再分;即使设想虚空,撕裂破了,饥荒的人们也想再分──因为想吃。这时,一个空间撕破的巨大圆环面,出现了,它渐渐轨形卷曲成环面,再变成了无数的小环面。 它们自旋着,辐射着,与时间的辐射变成了宇宙。 原子、分子、量子、微分、积分,长程平均类似协同,体积简并类似全息。这种大规模的震撼,超越了牛顿、莱布尼茨、欧拉等数百年间国际上的微积分学大师们的类似极限论的震撼,是世界上没有一位数学家和物理学家,在和平幸福时期经历过的。 近半个多世纪过去了,物质无限可分的实践论和矛盾论,成就了中国人的不需要重整化、减少重整化和容忍重整化的量子场论,以及把物质、能量、信息、生命打包在一起思考的量子化微积分学。 21世纪初,绵阳市已出版了《三旋理论初探》和《解读<时间简史>》等书,有一位博士生导师评论说:在中国本土,独立构建的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体系,它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。 当然我们也会看到,不同于经典物理学、量子力学、相对论、超弦理论的体系,是会引起更多的人的疑虑的。 但是我国搞超弦理论或圈量子引力理论等量子场论的学者,他们心中也并不踏实;有些人私下还透露,这类理论可能是错的。 这我们能理解,因为这类量子场论,并不是他们首创的,他们是在跟着潮流做专业工作。但我们见到国际上超弦理论、圈量子引力理论等量子场论的出现,心里却踏实多了。因为攀登的道路上,这类理论毕竟也不同于停留在球体形相的量子上,而和我国60多年前萌生的基本粒子不是类点体,而是类圈体模型的环量子三旋理论相似了很多,它们给我们提供了很多借鉴,我们有一种队伍在扩大和被追赶的感觉,也感到国际上的这股量子场论潮流路,是走对了的。 这种经历,还来自环量子三旋模型共有62种自旋状态,这类似额外维的超对称,它们能编码解答各种夸克和夸克幽禁,但当时我国有些专业学者,也认为国际上的夸克理论可能是错的,更谈不上业余的环量子三旋模型,有生存权和发展权。 但在带着这些新点子,苦读四大力学的过程中,迎来了科学的春天,也让我们倍感到高等数学微积分的十分基础和重要。 联系20世纪初,“量子论”一提出,就遇到点量子的发散困难,海森堡正确地提出,“量子”存在着一个长度的最小单位,叫普朗克长度。这是一个不确定性的“点”,而不是决定论的“点”。 但由此争论产生的共识,虽是基本粒子不是点粒子,但接下来到21世纪初仍分为两派:一派类似球量子,一派类似环量子。 在拓扑学上,不但球面与环面不同伦,而且拓扑不变量、亏格也不同;如拓扑不变量:球面为2, 环面为0;亏格数:球面为 0,环面为1。但我国却有众多的专家学者,对这类球面与环面拓扑类型分不清,实在是我国《高等数学(微积分)》教材的缺陷。 因为不说高职高专学校,就是应用型的理工科大学的同学,《高等数学》教材已是他们走上社会前的最后一道数学常识的把关口。其实,如果把《高等数学(微积分)》教材编写好了,类似内集论、复空间、球面与环面不同伦、拓扑不变量等非对易代数和非对易代数几何,以及封闭平坦开放宇宙空间曲率、真空的虚过程、规范场、超对称、圈量子引力与超弦理论、膜理论、全息理论等纯科学知识,也可看成是微积分的协同全息问题。 有鉴于此,我们把《高等数学(微积分)》教材内容分成四大篇,与原教材类似的对应是,第一篇微积分数学建模,以极限论为基础;第二篇微积分规范场论,以一元函数微积分为基础;第三篇高等协同微积分,以二元函数微分学为基础;第四篇微积分全息应用,以工程数学为基础。由于我们水平有限,设计此书仓促,请有关专家、学者,以及使用本书的老师、同学和读者,批评指正。
|