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弦論走到了龐加萊猜想


                              曾富   郁松
                                       
    摘要:弦論真的走到科學盡頭了嗎?事實是20世紀以來的四大研究
:1、龐加萊猜想;2、物質無限可分;3、弦論;4、形式本體論,在21世紀初走到一起了。它標誌著21世紀是一個不平凡的世紀。

    關鍵詞:弦論龐加萊猜想物質無限可分形式本體論                                    


英國《觀察家報》06年10月8日文章:弦論走到科學盡頭了嗎?
(作者:羅賓.麥基)

以下是文章摘要

  物理學家通過創造量子力學來說明原子、電子等小粒子是如何運動的,而愛因斯坦提出了廣義相對論來解釋銀河系等天體系統的運行,但兩種理論互不相容,量子力學無法解釋大物體,相對論不能說明小粒子,而相比之下,生物學家則有達爾文的物競天擇理論來解釋從鯨到細菌的一個統一的理論,因此愛因斯坦也想找一個 包羅萬象的統一理論,後來許多科學家提出弦論,認為:物質不是由中子、夸克等點狀粒子構成,而是由極細的能量弦振動而成,其電子和中子卻由弦構成,此理論 為許多諾貝爾獎金獲得者所接受,但根據這一理論的推測:可能存在無數個不同的宇宙,其中一些可能與我們所在的宇宙相似,其它的可能截然不同。由於對這一看 不見的同一類宇宙和10維空間的理論提出了太多的無法證實的觀點,則把它斥責為『偽論』。可是也有許多科學家認為:不能因為這一理論不能證實就覺得它是錯 誤的,不久將來歐洲新建的大型強子對撞機或許就能提供有力證據。

  小資料 弦論
  弦論的一個基本觀點就是自然界的基本單元不是像電子、光子、中微子和夸克等等的粒子。這些看起來像粒子的東西實際上都是很小很小的弦的閉合圈(稱為閉弦),閉弦的不同振動和運動,就給出這些不同的基本粒子,弦論是現在最有希望將自然界的基本粒子和四種相互作用力統一起來的理論。它是將廣義相對論和量子 力學結合到一個數學框架裡,此理論有可能解決如黑洞和宇宙的起源等,可以從根本上改變人們對物質結構、空間和時間的認識。

     2006年10月14日《參考消息》科學技術版面登載了一篇題為《弦論遭遇空前危機》的文章。文章摘要說「科學家們將弦論推崇為有發展前途的理論, 但現在,許多人包括一些諾貝爾獎得主開始擔心這項研究已經走進了死胡同,甚至有人將弦論斥為科學界的『皇帝的新裝』」。《參考消息》的報導是節選英國《觀 察家報》2006年10月8日發表的一篇名為《弦論走到科學盡頭了嗎?》的文章。該文報導幾位物理學家稱試圖通過幾個簡單的方程式來描述整個宇宙結構的弦 論,走到了知識的盡頭。

    這個信息對持否定弦論者是個極大的鼓舞。弦論真的走到科學盡頭了嗎
?弦論遭遇空前危機是歷史的必然嗎?事實是20世紀以來的四大研究

    1、數學上的龐加萊猜想
    2、物理上的物質無限可分
    3、微觀領域的弦論
    4、哲學上的形式本體論

    在21世紀初走到一起了。它標誌著21世紀是一個不平凡的世紀。為什麼?

一、弦論中西學與東學的形式本體論
                 
    21世紀弦論與龐加萊猜想、物質無限可分、形式本體論走到一起
,結成一種會聚技術,不要說業餘科學愛好者,就是對大部分專業分工的科學家也產生了群體「失 語症」。這種說法,跟對弦論持否定者和肯定者都會有爭論。也許「失語」不受約束,更能在在天空上「翱翔」。這能理解。要說一個問題,應使聽眾或對方儘量明 白想表達的每一個細節的定義和概念;肯定者在這種會聚技術所論的概念上雖然已經做了相當的說明,但雙方的理解也確實有分歧:對方希望都以形式主義能把任何 一個概念說清楚,不然說白了,表達的概念都是一種似是而非的東西。

    科學是聚合一批人,既要「養家餬口」,也要吃透對方的「精髓
」開拓創新。「養家餬口」更多的是「傳統甚至是保守」,實質是「溫故而知新」;吃透「精髓」, 實質是化腐朽為神奇有實績能力。這就在形式主義的傳統之上產生了形式本體論;在形式本體論中分出了人文形式本體論和數理形式本體論。一說起數理形式本體 論,持否定者發現對話很困難,因為他們覺得無論是數理形式本體論所肯定還是否定的地方,似乎實際上都處於變幻的不確定之中,彼此考慮問題的基礎、出發點和 使用的方法存在巨大差異,在一些不確定命題上任何繼續的討論對於雙方都好似無謂的耗費。


    1、什麼是數理形式本體論?

    我們不想否定形式主義的科學,還想用形式主義來說明什麼是數理形式
本體論?

    所謂的數理形式本體論最核心的要旨就是用高等數學的方程
、數學計算、數學圖形描述自然和精確檢測自然。而數理形式本體論是能否足夠完全地描述實在的物理世界,並不在形式主義意義上主張的能把任何一個在偶然性和隨機性中顯示出的物理世界的規律性給對方說清楚,在本體論意義上數理形式本體論並不必然宣稱整個世 界都是可用高等數學的方程、數學計算、數學圖形、數學檢測描述的,而是主張從存在到虛無,從非生命到生命,從感覺到意識、思維,都來源於物的一元論;那麼 類似歷史上微積分和微分幾何的運用提供的犀利數學工具,已不限於自然過程。雖然數學家們從17世紀後半葉以來陸續發現一類又一類的微分方程難以用已有的方 法求解,或者只有極少量的微分方程能求得具有解析函數表達式的解,但法國數學家龐加萊將微分方程求解問題與代數方程求解問題進行類比,開闢出的可以從微分 方程本身去探討解的性質---他把微分方程的解看作由微分方程本身所定義(或確定)的曲線族,以這種新認識為出發點,不著眼於先求出方程的解,再研究解的 性質,而是在不求出解的情況下,通過直接考察微分方程的結構、係數等對解的性質做出判斷,也就是著力從微分方程本身去分析和推斷它的解可能具有的種種特 性,如曲線的形狀、結構、特點、趨勢以及是否具有週期性、穩定性等等,這就把「物」的邏輯變成了「數」的邏輯,把「物質」問題轉換成了類似的「鏡像」問 題,把具體一類的自然代換成普遍一類的自然,從而開拓出一個可以讓人們類似使微分方程定性理論逐步走向完善的基本概念和基本方法,吸引許多科學工作者繼續 深入活躍研究的廣闊領域。

    如果有個專業科學工作者批評諸如電磁場理論、狹義相對論與廣義相對
論、規範場論、弦論、非平衡熱力學、微分幾何、拓撲基礎、集合論基礎、公理化基礎等相當 廣闊的現代自然科學知識都錯了,而又一再聲稱他本人所具有能力、感興趣和需要討論的範圍是相當有限的,既無精力,也沒有能力和興趣討論這個有限論域以外的 其他問題,那麼這個有限論域也只能檢查數學的運用是否正確;而數理形式本體論也就是批評者說的需要遵循的「經驗事實基礎」和「嚴格數學語言表述」的理念。 20世紀上半葉微觀領域的弦論發軔和哲學上的數理形式本體論發軔走到一起,為科學「失語症」埋下了種子。

    有報導說,1919年愛因斯坦的同事卡路扎(Theodore Kaluza)試圖統一麥克斯韋的電磁場方程和愛因斯坦的廣義相對
論引力方程,率先發表一篇有五維時空的論文,之後1926年玻爾的同事克林(Oscar Klein)加以改進,說所謂空間中的一個點,聯繫卡路扎方程中的第5維實際是一個「微小的圈」,從而形成了所謂的卡路扎--克林理論(Kaluza- Klein theory),這是個五次元的理論,可說是超弦理論的先聲。在這個理論中,卡路扎、克林兩人將原本愛因斯坦引力方程式中4×4度規矩陣,進一步擴充成5 ×5矩陣,至於多出來的空間,剛好可擺上麥克斯韋的電磁場方程式;僅僅多加一個次元,就巧妙的結合引力與光,就連當時的愛因斯坦也不免大為震驚。然而,第 5維空間是如此的小,甚至可能僅僅藏於普朗克尺度之下,即只有10的-33次方釐米。若要探測此尺度,所需的普朗克能量,相當於10的20次方電子伏特。 當時量子理論的誕生引發世界的潮流,使卡路扎--克林理論的五維時空理論終於胎死腹中,但也可以看出數理形式本體論的威力。

2、西學東漸引發的世界潮流

    上個世紀新中國五十年代初前後出生的我們這類人,雖然不能超前於卡路扎--克林在1921至1926年提出所謂空間中的一個點,聯繫額外維方程中的第5維 實際是一個「微小的圈」,但在西學胎死腹中後,新中國上個世紀六十年代初前後物理上的物質無限可分的探索,卻給予了我們一個意想不到的機會。因為近代絕大 部分高新深純科學,是在西方一些資本主義國家創立的,這是不可否認的事實。我們承認這個事實,是把它們隸屬於整個人類知識體系的大視角和從探求真理的科學 本義來考慮,科學是沒有國界的,是不分西學與東學的,都是人類共生的大家庭的共同的財富。但由於民族的不同,社會制度的不同,認識和政策又是有差別的。在 大的方面世界上的現代高新深純科學,新中國誕生前的不管,新中國誕生後的,如超弦理論、大爆炸宇宙論等,在中國本土或前或後已有我們這類人在研究,也許在 類似《科學通報》雜誌等編輯部的退稿中,就能找到例證。這不是像有人說的類似層子模型向夸克模型爭功。我們只想說明一個事實,新中國的成立,科技文化、教 育向廣大群眾的傾斜和普及,已具備了創生現代高新深純科學的基礎。

    然而我國講解弦論的一些書籍,成了介紹西方一些資本主義國家的科技
史,這是我國對弦論持否定者和肯定者們共同的極大感受。這也難怪作者自身的不足——像那 些上個世紀六十年代前後我國出生的人,已成為我國研究弦論的主流物理學家和數學家,但他們沒有我國像上個世紀五十年代初前後出生的人,在他們出生之前,已 開始經歷對類似超弦理論、大爆炸宇宙論等同構的探索,而那時這在中國本土被認為是違背物質無限可分的主流哲學,類似《科學通報》雜誌等編輯部的退稿,也就 在情理之中。但我們的反省不是自虐,還是來看看形式本體論引發的世界潮流。

3、什麼是形式本體論?

    形式本體論一直被作為對抗內容本體論而被排斥著。2001年11月6日,德國洪堡基金會在柏林舉行了頒獎儀式,將高達200萬美元的保羅獎授予美國布法羅 大學的哲學家史密斯(Barry Smith),旨在資助其形式本體論(Formal ontoloy)的哲學方法和理論在信息科學領域中的應用。據信,這是哲學家迄今為止得到的金額最高的一項研究獎金。史密斯從發表形式本體論的1978年 到2001年得到保羅獎,在23年時間內,是將其哲學方法和理論應用在信息科學領域。英國牛津大學哲學家弗洛裡迪從1996年提出「信息哲學」的概念,到 2002年發表論文《什麼是信息哲學?》和2004年發表論文《信息哲學的若干問題》,在8年時間內確立了新範式的信息哲學,他倆都用了哲學中的「本體論」(ontology)和計算機科學中的「知識本體」(ontology)這個詞Ontology,但史密斯和弗洛裡迪的信息定義差別並不大,實際都偏向我們說的人文形式本體論。

    那麼他們到底作出了什麼貢獻?他們的貢獻是破壞了形式主義的物質第
一性原則和邏輯自洽性原則的一元論,而引導了向數理形式本體論的物質第一性原則和邏輯自 洽性原則的一元論的回歸。形式主義的一元論,是一種內容本體論,類似我國曆朝歷代文人主張的「文以載道」,即「道」要先於「內容」,「內容」要規範於 「道」,實際是一種「兩極思維」。其次我國的「文以載道」的「道」,古人還說了「天不變,道也不變」,即是有大的階段性的,表明內容本體論仍然含有進化 論,它既有繼承「傳統甚至是保守」的一面,又比太多隨意性命題的本體論的「大智慧」或「小智慧」缺乏真正深刻的思想內涵和整體意義的邏輯嚴密性,具有「養家餬口」的進步性。何新先生說它是一種「絞殺精英的機制」,實際它也含有培養選拔精英的機制---既要用你,又要殺你;殺不了你,又要用你---這樣幾千 年下來培養選拔出的精英,我們的民族不是更具有生存能力和實戰能力嗎?有人說,慌言說了一百遍就成了真理。這僅是一個事實,但謊言畢竟是言,也是一個事實。「文以載道」的內容本體論,說到底還是一種形式主義。區分內容和形式的形式主義的一元論,說到底還是一種二元論。

    數理形式本體論的物質第一性原則和邏輯自洽性原則的一元論
,是數學上龐加萊猜想的一元論---既有物質的三維空間和封閉曲線的相對靜態,又有操作類似的收 縮或擴散場論和信息論的相對動態;是物理上物質無限可分類似「一分為二」的一元論---「一分為二」的「經驗事實和邏輯訴求」是可分和不可分,這是非對易 幾何和非對易數論的一元論,但形式主義的一元論也可以說它就是單一無限可分,如類似單一的實數無限可分或虛數無限可分,「絞殺精英的機制」不能讓其有完整 的選擇,那麼如果是史密斯和弗洛裡迪就會趨利避害,轉向知識本體或人文本體的話語權;這聯繫微觀領域的弦論就類似「琴弦」與「琴聲」的一元論---一段琴 弦振動可以產生多種琴聲,是可視「物」的琴弦可以產生不可視的「非物」的屬於能量性質的琴聲。數理形式本體論的一元論,從物質呈展和經驗事實中產生邏輯, 但它的逆命題邏輯並不等於呈展的物質和事實的經驗,邏輯也並不都來源於物質呈展和經驗事實。

4、本體論與知識本體探源

   「本體論」中的初始概念,基本上是採用了亞里士多德在《形而上學》中的範疇系統,只是當時未使用ontology這一術語。亞里士多德認為本體論就是要 研究關於事物的本質的問題,他把存在區分為不同的形式,從而建立了一個範疇系統,包含有:實體、質量、數量、關係、行動、感情、空間、時間。這是古希臘本 體論研究的重要成果。德國哲學家康德對範疇框架的研究,為ontology的研究奠定了堅實的基礎,他認為,事物的本質不僅由事物本身(結構信息)決定, 也受到人們對於事物的感知或理解(交換信息)的影響;為了回答自己提出的「我們的心智究竟是採用什麼樣的結構來捕捉外在世界」而建立了康德範疇框架。它包 括四個大範疇:數量、質量、關係、模態,每個大範疇又下設三個小範疇。有了這個範疇框架,我們的心智才可以給事物進行分類,從而獲得對於外部世界的認識。 但正是由於民族的不同,社會制度的不同,認識和政策又有差別,這個「本體論」框架的應用發展,越來越偏離了「經驗事實、邏輯訴求」確立的物質世界並不因為人類存在或消亡而存在或不存在、人類原則上不能說出比大自然更多的東西、某一個方程或數學公式不可能要求無窮無盡、充滿差異的物質世界去服從的原則。

    但這是否就能形成形式主義的物質第一性原則和邏輯自洽性原則的一元
論,20世紀以來在對人類的語言文字、數學公式方程等作的結構主義、解構主義、符號邏輯 等眾多研究探索,發展起來的形式本體論給予了補充。特別是在史密斯上世紀七十年代提出「形式本體論」這一新概念之後,1991年美國計算機專家尼徹斯提出 了一種構建智能系統方法的新思想---構建的智能系統由兩個部分組成,一個部分是ontologies,一個部分是「問題求解方法Problem Solving methods簡稱PSMs)」。這類似把相對靜態的封閉曲線和有操作的收縮與擴散的場論統一起來的龐加萊猜想,Ontologies涉及特定知識領域共 有的知識和知識結構,它是靜態的知識,而PSMs涉及在相應知識領域進行推理的知識,它是動態的知識,而PSMs使用ontologies中的靜態知識進 行動態的推理,就可以構建一個智能系統。這樣的智能系統就是一個知識庫,而ontologies就是知識庫的核心,這樣,ontology很自然地就在計 算機科學中引起了學者們的極大關注。

    作為哲學的「本體論(ontology)」對於作為計算機科學的
「知識本體(ontology)」系統具有指導作用。人類在使用計算機建立數據庫時,今天自然也就可以根據康德的方法給事物建立一些範疇,然後根據這些範疇的含義來管理和使用有關數據。當然計算機科學對於ontology的研究要借鑑哲學中「本體論」的研究成果,把它們研究世界上的各種事物及代表這些事物的範疇的形式特性進行分類,建立規範而加以很大發展並具體化。這時ontology不再 是一種理論,而是事物及其範疇的形式分類系統,是概念體系的規範,這樣的ontology與哲學中的ontology是不同的,它帶有更多的技術內涵和應 用色彩。

    所以說,史密斯的「formal ontology」接近哲學的「形式本體論」,而弗洛裡迪的
「信息哲學」所闡述的「formal ontology」則是由領域知識本體或術語知識本體經進一步抽像和提煉,而發展成為「形式知識本體」的。知識本體可以幫助我們對於領域知識進行系統的分 析,把領域知識形式化,使之便於計算機處理。知識本體還可以實現人和人之間以及人和計算機之間知識的共享,實現在一定領域中知識的重複使用。具體地說,如 果我們把每一個知識領域抽像成一個概念體系,再採用一個詞表來表示這個概念體系,在這個詞表中,要明確地描述詞的涵義、詞與詞之間的關係,並在該領域的專 家之間達成共識,使得大家能夠共享這個詞表,那麼,這個詞表就構成了該領域的一個知識本體。

    這實際是個「符號與代碼」層展「物質」系統,它既能容納電子計算機
的邏輯相容,又能容納哥德爾計算機的邏輯相悖---它把悖論中止在代碼演繹符號的某個層 次上。這樣知識本體作為提取、理解和處理領域知識的工具,就可以被應用於任何具體的學科和專業領域,知識本體經過嚴格的形式化之後,借助與計算機強大的處 理能力,可以對於人類的全部知識進行整理和組織,使之成為一個有序的知識網絡。這樣形式主義一元論害怕的悖論,被高達200萬美元的保羅獎授予的美國布法 羅大學的哲學家史密斯的「形式本體論」解讀了。

5、我國數理形式本體論的貢獻

    有人說,近一二十年來,以「改革開放」為標誌的重新審視和批判,應該看作是歷史的一種進步,它表明中國人從閉關自守的束縛中解脫出來,由開始接受西方的科 學思想、努力跟上世界科學潮流的初級階段,逐步發展到數理形式本體論的對西方科學體系進行獨立思考的理性認識階段。所有這一切說明:智慧的中國人,雖然經 歷許多屈辱,但這個民族最終一定會自立於世界民族之林的。當弗洛裡迪於2001年8月在美國卡耐基-梅隆大學主辦的計算機與哲學大會的司馬賀計算與哲學講 座發表《信息哲學的若干問題》演講之後僅僅三年,中國潘建偉教授等就在英國《自然》雜誌發表了「五光子糾纏和開放目的的量子隱形傳態的實驗實現」的論文, 應該說這篇論文不是史密斯和弗洛裡迪類似的形式本體論或知識本體論,而是肯定了某一個方程或數學公式可能要求無窮無盡、充滿差異的量子世界去服從的數理形 式本體論的將量子力學原理應用到量子信息處理研究的一個重大突破。

    量子信息理論可以將數理形式本體論的量子力學與經典信息結合起來
,一旦用量子態來表示信息,便實現了信息的「量子化」,於是信息的數理形式本體論過程必須 遵循量子物理原理。 2005年初,由潘建偉、王向斌、楊濤、彭承志和馬懷新等人組成的聯合研究小組開始利用誘騙信號方法進行遠距離量子密鑰分發的研究,經過近兩年的聯合攻 關,2006年夏,他們在國際上率先取得並宣佈距離大於100公里的實驗結果。隨後,美國洛斯阿拉莫斯國家實驗室,歐洲慕尼黑大學——維也納大學聯合研究 小組也相繼獨立獲得了採用誘騙信號方法進行量子密鑰分發的實驗結果。上述三個實驗結果已同時發表在2007年1月5日出版的重要物理學國際期刊《物理評論 快報》上。據介紹,由於量子加密術可以提供一種原理上絕對安全的通信手段,遠距離量子保密通信在國防上具有重大應用價值。自上世紀90年代以來,國內外眾 多研究小組開始致力於利用弱激光光源進行量子密鑰分發的實驗研究。我國科學家採用誘騙信號方法在國際上率先實現了以弱激光為光源、絕對安全距離大於100 公里的量子密鑰分發,是數理形式本體論繼五光子糾纏態製備與操縱、自由空間量子糾纏分發以及複合體系量子態隱形傳輸等重要研究成果後,在量子通信實驗領域 取得的又一國際領先的研究成果。

二、弦論走到盡頭了嗎?

    一群科學家在上個世紀80年代提出的弦論,認為物質不是由中子
、夸克等點狀粒子構成,而是由極細的能量弦振動而成。有人說遺憾的是,要使這些方程式成立, 4維空間是不夠的,還必須再給宇宙加6個維。這個大談特談看不見同類宇宙和10維空間的理論,提出太多無法證實的觀點。在形式主義不斷培養出來的新一代網 絡暴力者中,批評的邏輯大體有兩點,一是指責它為玄學,不能實際觀察;二是指責它的數學運用有問題,說這個純屬瞎猜出來的理論雖被吹捧,但弦論卻什麼也沒 有提出來。

    邏輯類似空氣,地球上凡是有重力的地方都充滿空氣
,而擠盡腦汁的各種各樣的邏輯也要在人群中充滿。從這個角度上說,我們並不反對形式主義的物質第一性原 則。但各國的「文以載道」裝備的是「絞殺精英的機制」;深奧之處究竟在哪?也許在物質第一性原則看來,邏輯來源於物質所說的還是沒跳出事物之間存在的聯 繫,才是可相互作用的「手掌」。這是一種「玄學」;「玄學」並不等於「物質」。就類似「貨幣」、「金錢」,並不等於「商品」、「貨物」。統一「貨物」和 「貨幣」的學科稱為「經濟學」,由此有「商品經濟」和「市場經濟」的細分。市場交易雖然「實體」是貨物、商品,但它更為流通的是貨幣、金錢;即使貨幣、金 錢有真有假、有多有少,但也有一個常用的規則:「當面看清,過後不認」。然而有人追過來說:「不行,你給的錢,不是貨物!」用形式主義的話說,你給的是 「玄學」,不是第一性的「物質」。

    我們寫這段「題外話」,是因為聯繫弦論,有人說,20世紀的現代物
理之所以走入困境,就是因為理論物理學家離開「物質」本身,不知道自己該幹什麼,才跑去 研究數學。還有人很看重《 參考消息 》2006年10月14日發表的《弦論遭遇空前危機》說的:這個原來備受推崇的新潮理論是「偽理論」,建議科學界「不應再理會這個浪費了大量世界頂尖人才學術生命的理論」。這裡的「大量世界頂尖人才」,應該說是「精英」,這裡形式主義科學呼籲出手的是「絞殺精英的機制」——反對研究弦論。吃透洪堡基金會把 高達200萬美元的獎金授予史密斯而不是弗洛裡迪的「精髓」,這就是史密斯的「形式本體論」比弗洛裡迪的「知識本體」、「信息哲學」更具有實戰能力。獲自 然科學諾貝爾獎也才100萬美元的獎金,而且這些科學成果比史密斯的抽像的「形式本體論」更具有實用價值,為什麼史密斯要高達200萬美元,這就是史密斯 抽像的「形式本體論」更具有保護所有自然科學諾貝爾獎科學成果的價值。不是有人說,多次被授予諾貝爾物理學獎的「夸克理論」是假的;2006年被授予諾貝 爾物理學獎的馬瑟和斯穆特,他們團隊的「精確研究」成果---精確測量出宇宙微波背景輻射之波長分佈的黑體譜,發現宇宙微波背景輻射在不同方向上有著極其 微小的溫度差異,而支持的有關宇宙起源的大爆炸理論是假的;以至不是第一性「物質」的諸如牛頓力學、電磁場理論、狹義相對論與廣義相對論、規範場論、非平 衡熱力學、微積分學、微分幾何、拓撲基礎、集合論基礎、公理化基礎等相當廣闊的現代自然科學知識都錯了嗎?現代自然科學的數理形式本體論方法遭到科學共同 體內外的空前襲擊,形式主義科學中的老一輩科學家雖有人覺醒了,但大量的網絡暴力表明新一代的又在形式主義科學中不斷培養出來。我國《參考消息》發表的 《弦論遭遇空前危機》和英國《觀察家報》發表的《弦論走到科學盡頭了嗎?》,就是正面暴光報導這種空前的危機。

   類似「商品經濟」,和「市場經濟」的形式雖是相同
,但意思仍有差異,即它的貨幣、金錢流通味要比市場經濟的字面稍微欠缺一些---既然稱商品經濟,貨 物、商品的物質及貨物、商品的生產味要相對濃一些。這種形式本體的區別,在我們黨內還聯繫到姓「資」和姓「社」的區別,而進行過長期的複雜的生死鬥爭,市 場經濟一概被認為是姓「資」的,即使改革開放後有所鬆動,也直到上世紀九十年代初才完全肯定了社會主義市場經濟概念的地位。與此聯繫,弗洛裡迪的「知識本 體」類似「商品經濟」;史密斯的「形式本體論」類似「市場經濟」。史密斯的實戰性質,雖由弗洛裡迪用「知識本體」、「信息哲學」給予瞭解讀,「知識本體」 或「本體論」,並不就等價於「形式本體論」---形式本體論有更多的數理形式本體論的意味。

    1、對科學命題權的質疑

    我們先來說玄學的命題權。弦論顧名思義類似一維的直線
,直線橫向運動就成了平面,平麵類似膜,所以一般稱零維的弦是點,一維的弦是線,二維的弦是膜。膜即 流形---是一類可微分的函數空間。把弦論與D膜和反D膜聯繫,也就是要歸類到這種數學的微分流形方法上去。德國數學家、力學家狄利克雷 (1805~1859)對橢球體產生的引力、球在不可壓縮流體中的運動、由太陽系穩定性導出的一般穩定性等數學,及1850年發表有關位勢理論,論及著名 的第一邊界值問題的現稱狄利克雷問題等有貢獻。Dp膜的英文名Dp brane ,是弦論要談到的一類空間,p為維數,D為狄利克雷,D膜是絃線所「固定」的流形或空間,黏附其上的弦坐標滿足垂直膜的狄利克雷邊界條件;這是絃線兩端都 要連接的流形空間。屬於只有單端在流形上的,是切於膜方向的諾伊曼邊界條件約束。

    批評弦論為玄學者說,科學事實是由金錢、權力、談判、妥協
、約定等一系列因素所組成的複雜社會網絡所構造成的,因此他們能清醒地認識人類的認識能力的有限 性,能隨時提醒人們保持謙遜而開放的心態:對任何一種學說既不輕易否定,也不輕易肯定。因為許多假說將會長期處於既未被認可又未被排斥的狀態,直到出現了 能改變多數學者觀點的事件;形式主義的舊假說即使已被多數學者否定,也未必不會在新的證據下以新的形態復活,反之亦然。但聯繫新假說的弦論,一般認為即使 D膜是代表正物質粒子的空間,反D膜一般對應反粒子,這一般的理解也都是「玄」數學了。如果物質參與幾何,再用為了符合愛因斯坦的廣義相對論所提出的表示 空間彎曲尺度的張量、度規等一套方法,這裡的「彎曲」就更根本不是地球旋轉的曲線運動。

    批評者說,由於數學分析作為理論物理的工具,實質上可能偏離實際的
物理世界;類似貨幣不是貨物,弦論類似貨幣,弦論要人們相信的「貨幣既不是貨物,貨物又 是貨幣」的思維方式,是要人們如果不以這種「模棱兩可」的態度認識「物質」,就無法進一步理解自然世界。這顯然是一種不可能得到認識世界的方法,而是有很 大程度其思維方向是帶理性化。批評者說,貨幣與貨物雖然都是自然世界的實物體,也是自然信息,它們的關係不是沒有聯繫---交易;只是貨幣又是類似信息, 貨物是類似物質;信息貨幣是交換信息,物質信息是結構信息,但類似姓「資」和姓「社」的區別是不能含糊其詞的。批評者說,說D膜就已經很虛了,再說反D膜 就更虛,即使不想提它的玄學的思維方式,也因為反D膜可能預示著我們根本就無法認識的東西,在方法論上也存在問題。批評者這種理解,就類似要堅持姓「社」 不姓「資」;在他們的這種「文以載道」看來,「模棱兩可」的粒子量子狀態可能都是對客觀世界沒有堅定信念所造成的結果;形式主義的物質第一性如果是「玄 學」,那麼他們深知,「反玄學」可能還保持著數理形式本體論的原始本性的無知,不懂得形式主義的「絞殺精英的機制」的道理。

    2、弦模型是數學運用「混亂」的缺失嗎?

    由於牛頓與萊布尼茲共同發明了微分學,在牛頓力學中
,速度是距離對時間的一次微商,加速度是距離對時間的二次微商,力是動量對時間的一次微商,或者說力是 路程對時間的二次微商與質量的乘積。所有這些定義包括引力定義都可用微分方程描述,所以在宏觀世界裡是牛頓物理學一統天下。至於微觀基本粒子物理學,到目 前為止,也可以說仍然是牛頓物理學一統天下。有人反問:按形式主義的物質第一性原則,微分和積分是物質嗎?「加速度」是物質嗎?「力」是物質嗎?牛頓等西 方人憑藉他們毫無嚴密邏輯支撐的「直覺頓悟」而杜撰出來的許多命題,幾乎都隱含只是淵源於「小智慧」的太多隨意性。為什麼要跟著這樣一些西方人自己也從來 沒有真正弄懂,卻被過分複雜化了的簡單思維走呢?基元概念尚未澄清,任何討論無非是徒勞和耗費精力的。所以形式主義的科學需要把自牛頓開始以來的一系列問 題羅列出來,進行逐一梳理。

    有一位持部分梳理者說,聯繫弦模型,如果將宏觀物質的一段絃線無限
分割,當分割到一定尺度時,它就可能具有波的性質,或進行波的傳遞,這可能就是德布羅意 波的起因。因為實際觀察發現微觀粒子呈現波動性。再聯繫弦模型,由日常的琴弦發音的普遍規律,自然可以聯想到微觀粒子可能用一條弦來描述。持完全梳理者 說,牛頓力學式的微商實際上相當簡單,且顯然是有限論域的「自由杜撰」。例如弦模型為了和量子力學合拍,不得不假定這條弦的靜質量為零;但由於一切宏觀粒 子都具有質量,弦模型的締造者就借用了靜止質量為零的光子,以光速運動而具有隨頻率而變的質量之法寶,說這條弦經常以其帶以光速運動的端點繞其質心轉動。 這條弦有不變的張力,相當於勢能與距離成正比,因此如果靜止不動就會因收縮而至消失,只有當弦的端點以光速運動時,以致這條弦有伸張的趨勢,才可使離心力 和張力達到平衡,由此計算出弦的總能量平方與它的角動量成比例。這樣就可將弦的總能量定義為對應介子的質量。由此可以清楚地看到,其他的計算是多餘的,這 個結論能非常正確地說明由實驗總結的事實,那就是對於內部自由度相同的介子,它們的質量平方和它的角動量有直線關係。這種關係通常稱為Regge軌跡。從 上面的敘述中,你那能看出什麼新意?

    批評者說,微觀粒子的粒子性幾乎完全服從牛頓力學式的簡單
、有限的「自由杜撰」,就連電子運行軌道的計算也不例外:質量、電荷、自旋、動量、能量、速度等 物理量在經典物理學裡都有相應的類比;至於宇稱、同位旋、奇異數、輕子數、重子數等量子數看來似乎是微觀粒子物理學的專有名詞,其實這些量子數確定的計算 都是用牛頓物理學的計算方法求得的。無論微分方程、積分方程、矩陣、群論、數論、突變理論、Z變換、耗散結構、熱力學計算等等,凡是要計算的凡乎都離不開 牛頓等背離形式主義的物質第一性原則的微分和積分;微觀粒子的波動性中波的各種性質的計算,無論散射、衍射或輻射—就是波函數計算,各種算子理論的展開, 波函數的各種全釋計算,那一樣都離不開微積分。

    根據這種邏輯,現代基本粒子物理學中的一切不成功之處都是牛頓等背
離形式主義的物質第一性的不足之處:牛頓三定律、萬有引力定律和微積分學中,質量、時 間、空間、力只有作用結果,不談起因;牛頓力學中質量是點質量,閉口不談質量所佔的時間和空間,牛頓力學中的力F是作用在點質量上的力,其作用結果是使點 質量M的物體在力的方向上產生加速度a,數學描述為F=Ma。其中a中隱含時間和空間,包括空間對時間的變化率。隱含的時間與質點的壽命無關,至於這個質 量的物體具有什麼形狀,佔有多大空間等,從牛頓物理學中是找不到答案的。物體的線度在所研究的問題中不起作用,起作用的是背離形式主義的物質第一性的相互 作用力之間的線度。

    批評者說,弦論強行把牛頓等背離形式主義的物質第一性用到微觀高速
運動的物質上,這就更玄虛得超越了極限,特別是點質量的極限,也就是與形式主義的物質第 一性的線度有關的極限。微觀世界裡,物體的線度與相互作用力的距離線度相差無幾,甚至有時物體本身的線度還大於相互作用力的距離線度,這樣一來,物體的結 構、質量、形狀、運動、體積、電荷、壽命,物體與物體之間的距離線度、空間、「虛空」、實在等等都絞合在一塊,無論從數學形式體系,及對其本身物理學的詮 釋及哲學詮釋,牛頓等背離形式主義的物質第一性的力學,都顯得力不從心。然而聰明的牛頓,在牛頓力學裡可避而不談,可弦模型在微觀高速運動的處境中就非談 不可。這種由線度關係引起的不適應,出現的「空洞」或「盲區」,使20世紀的現代物理學家一頭栽進了這種空洞,於是乎物理學的自洽性、協調性、完備性、哲 理性、邏輯性、可測性、不可測性、實在性、虛空性等等,一古腦兒壓了過來,把個原還算好的背離形式主義的物質第一性的牛頓物理學,更搞得物質不物質,空間 不空間,時間不時間,定域不定域,波不波,粒不粒,群不群,運不運,動不動,進不進,退不退,方不方,圓不圓,靜不靜,質不質,量不量,力不力,色不色, 虛不虛,空不空,對不對,錯不錯,有不有,無不無,是不是,非不非,道不道,名不名,變不變,易不易,因不因,果不果,知不知,人不人,鬼不鬼,神不神 的,概念不清;類似弦論的物理學,「混亂」幾乎達到了極限。當這麼多物理學家分成很多團隊,如果一個實驗物理學家團隊做(炒)出了一個「與眾不同」的實驗 結果,得到了一個新數據,其他團隊就一窩蜂似地重複著;當這種實驗結果被證明無誤後,理論物理學團隊就擠了進來。理論物理學團隊夥同實驗物理學團隊,當然 還少不了編外隊的雜牌軍,還少不了哲學團隊,他們絞盡腦汁,費盡心血,搜盡枯腸去尋找對背離形式主義的物質第一性的這個新數據的解釋或詮釋。熱鬧非凡;又 一個「吵」和「抄」的「混亂」極限隨之出現。

    3、《觀察家報》與《參考消息》報導的區別

    情況是批評者說的那樣嗎?我們不想為玄學辯護,也不想解說為什麼貨
幣能買東西?金融流通為什麼能成為一個獨立於貨物的系統?我們只想說,如果把現代自然科 學知識比作貨幣、金融,貨幣雖有真與假、通用與不通用、現時與過期,但貨幣、金融的數理形式本體論的物質第一性的客觀存在,你不能說不用它就不能用。弦論 作為一種「貨幣」,應該對它有基本估計。英國是弦論的主創國之一,英國《觀察家報》的文章題為《弦論走到科學盡頭了嗎?》或可翻譯為《弦論能否為人類解決 宇宙之謎?》,其文章的「精髓」是雙刃劍,即其一是說弦論沒有走到科學的盡頭,或弦論不能全部解決宇宙之謎——這話說了等於沒有說。類似說現在的貨幣英 鎊,到一萬年後不會還用現在的貨幣英鎊,這是自然的事情,所以鼓勵英國科學家還要想到弦論以後的理論;其二是給置疑國以陷阱,給本國以警惕。例如丘成桐先 生說,我國的弦論研究隊伍還趕不上亞洲的韓國、印度和日本;從網上看,我國反對者之多,也證實類似置疑大國。所以我國《參考消息》的編輯部,這種人也許成 比例也多,因此自投英國的陷阱,節選成題為《弦論遭遇空前危機》,標題就幫助英國的陷阱誤導我國群眾,以為弦論真的遭遇了空前的危機;雖然《參考消息》也 節選了「指責遭到弦論研究者的憤怒回擊」的話,但不足以起到英國《觀察家報》原文的平衡作用。

    我們不是說弦論不可批評,我們的環量子、曲點、三旋
、點內空間等探索,也不完全贊同弦論,但我們的基本估計是,理論物理學20世紀上半葉的相對論、量子力 學,下半葉的大爆炸宇宙論、弦論,它們是在批評的長期競選中凸顯出來的;作為元物理學標準模型的分水鄰地位,類似強國的「貨幣」至少在21世紀上半葉是不 可能改變的。元物理學的標準模型是人類大家庭的共同科學財富,這類大樹不在乎最先栽在哪國,而在於後來的枝蔓能發展到哪國。例如,前蘇聯時代的年輕氣象學 家弗裡德曼在廣義相對論發表後,批評愛因斯坦的方程解得不好,而獨立求出了廣義相對論方程中的一個不同的膨脹解,成為大爆炸宇宙論的先聲;後來大爆炸宇宙論在美國得到發展成為暴脹宇宙論。

    又如追隨愛因斯坦的廣義相對論方程式,1919年德國的數學家卡路
扎和1926年瑞典的物理學家克林提出的將引力和電磁力統一起來的五維卡路扎-克林模 型,第五維度因緊致化而隱藏不見,這可比擬為一根水龍軟管,軟管由片狀的二維物質製成,在第三維度中捲繞成圓形;但它從遠處看來卻像一根一維的線,時空中 的每個點可以描述成由捲繞起來的五維時空中的螺環所構成,因而看起來像是四維的,其條件是『捲繞』的尺度應遠小於一個原子核,成為弦論的先聲。1968年 在以色列魏斯曼科學研究院的意大利的物理學家維尼奇亞諾,試圖用數學式來表示強作用力的瑞吉軌道時,發現十九世紀的數學家尤拉所完成的尤拉貝他函數,幾乎 符合所有基本粒子強交互作用所需要的特徵,而使弦論正式誕生。一年後,在芝加哥大學的南部和日本大學的後藤為首的物理學家注意到,根據這個方程式,粒子可 視為具有某特定的空間延伸量——也就是可以為一段線段,或一段弦。再到1981年和1984年英國科學家格林和施瓦茲提出超弦理論,把強子尺度的弦發展為 普朗克尺度的弦,把開弦發展為還有閉弦。可見弦論這棵樹最初的路線圖是德國---瑞典---以色列-意大利---美國-日本---英國,也說明創新不一定 要另起爐灶。

    4、弦論小資料

    為什麼需要超弦?因為儘管標準模型在描述可用現代粒子加速器加以實
驗驗證的大多數事實時非常成功,但這個標準模型在回答宇宙的根本性質是什麼時,卻留下了 許多有待解決的問題。然而企圖尋求關於宇宙統一描述的弦論,類似針尖上的科學,正面解說弦模型者的圖像越描越大,類似宏觀圖像,讓稍有正常思維能力的人, 也覺得類似痴人說夢,越說越玄,例如:

     A、撲素的弦模型為說明強子結構,在費曼圖中
,重子的結構有重子內三個夸克可能由三條弦結合成三角形,或結合成弦形,一端有一個夸克,而另一端有兩 個夸克;或者結合成弦形,每端有一個夸克,中間有另一個夸克。弦的斷裂或連接,表示弦間的相互作用,當弦的張力趨於無窮大時,弦理論即過渡到通常的粒子理 論。其次,把先合而後分,稱為樹級別下的相互作用,如將兩種基本的封閉弦的相互作用膠合成一種作為中間狀態的封閉弦,而這個中間狀態的封閉弦又重新分裂成 兩種封閉弦。另外,弦模型為了和規範場聯上,也用心良苦!弦模型在說明由三個夸克構成的重子結構時,不能把重子的三個夸克用單一弦連繫起來,為了說明重子 的結構還必須賦以弦更複雜的性能,如設想存在兩種不同的弦,其中一種弦攜帶顏色的同位旋(稱為弦I,以實線表示),另一種弦攜帶顏色的超荷(稱為弦II, 以慮線表示)。不同顏色的夸克可以吸收或放出不同的弦,如可以設想:藍色夸克是弦I的負極,而同時是弦II的正極;也就是藍色夸克吸收弦I而放出弦II。 紅色夸克是兩種弦的正極;也就是紅色夸克放出兩種弦。綠色夸克是弦II的負極,也就是綠色夸克吸收兩條弦II。反夸克則與相應的夸克的吸收或放出相反。

    B、弦論也不光只是關於弦的理論。弦因服從各類邊界條件
,如封閉弦服從週期性邊界條件(封閉弦回歸自己),開放弦可服從兩類邊界條件:一類叫做諾伊曼邊界 條件,另一類則叫狄利克雷邊界條件。在諾伊曼邊界條件下,弦的端點可自由運動,不過這種自由運動的前提是沒有動量流出邊界。在狄利克雷邊界條件下,弦的端 點只允許固定在某種拓撲流形上運動。這種拓撲流形就叫做D-膜或Dp-膜,可以看到開放弦的兩端或一端被固定在2維D-膜或D2-膜上。D-膜的維數範圍 小至-1,大至具有9維空間維度和1維時間維度的10維時空,所以D9-膜具備D-膜的維數上限。在D-膜為D9-膜的情形下,弦的端點被固定在充滿全部 空間的拓撲流形上運動,所以弦的端點實際上可以自由移動到任何地方。這時所謂的狄利克雷邊界條件實際上就變成了諾伊曼邊界條件。當p= -1, 所有的時空坐標全被固定,這種D-膜叫做瞬間子或D-瞬間子。當p= 0,所有的空間坐標全被固定,於是弦的唯一端點必然被固定在空間某一點,這種D0-膜又被稱作D-粒子。類似地,D1-膜又叫D-弦。D-膜實際上是動態 客體,可有漲落,也可到處運動。

    C、當兩種理論描述的是同一物理圖景時,稱這兩種理論具有對偶性
。弦論的對偶性是五種弦論,可通過各種對偶性相互聯繫著。弦論的第一種對偶性叫做T-對偶 性,這是把緊致空間的半徑為R的理論與緊致空間的半徑為1/R的理論聯繫起來。當在一種理論的物理圖景中有一維度被捲縮成小圓時,在另外一種理論的物理圖 景中則有某一維度位於半徑很大的圓上。弦論的另一種對偶性叫S-對偶性,這是將一種理論的強耦合極限同另一種理論的弱耦合極限聯繫起來的對偶性,比如I型 弦論的 D-弦態在弱耦合時較重(具有較大的質量),而在強耦合時較輕。1995年物理學家兼數學家威藤提出一種新理論叫做「M-理論」,揭示出通過一串對偶性能 把所有弦論聯繫起來,這就是所有的弦論都是同一種根本理論的不同描述。

    這種理論有一2-膜和作為孤波的5-膜,但是卻沒有弦
。如何從這個理論得到所知的弦呢?這是把M-理論的第11維緊致在一個小圓周上而獲得10維弦論。假 如把具有環面拓撲結構的2-模中的一維限定在這個緊致圓上,這個 2-膜就變成了一種封閉弦!假如這個緊致圓變得小極了,那麼IIA型超弦就會得以復原。這怎樣才知道建立在緊致圓上的M-理論給出的是IIA型超弦,而不 是IIB型超弦或雜化超弦呢?這來自對一些無質量場的細緻分析。這些個無質量場是當將11-維超引力朝一個圓上緊致的結果。有了11-維弦論這一新局面, 加上各種弦論之間的對偶性,可以認為五種弦論和11維超引力理論都是經典極限,這將被引向形成全量子化的M-理論。

    D、黑洞已成為檢驗弦理論的重要「實驗室」,因為在被稱為廣義相對
論的對引力的經典描述中,含有叫做「黑洞」的解。黑洞解的種類很多,但是它們的共同特性 是,事件視界是時空中的一表面,它把黑洞分成內部和外部。黑洞的引力所導致的吸引力非常強,包括光在內的任何客體在穿越事件視界後就再也無法逃出黑洞,因 此經典黑洞相對而言是無特徵的,可用一組諸如質量、電荷、和角動量之類的可觀測參數來描述。使用半經典的推理方式,霍金展示了在事件視界黑洞會發出熱輻射 能譜,即使對於宏觀黑洞量子引力效應也非常顯著。既然弦理論的特點之一在於它是一種量子引力理論,那麼它就應該能夠自洽地描述黑洞。事實上的確存在滿足弦 的運動方程的黑洞解。超弦論也得到了某些本身是超對稱的黑洞解,如通過考量形成黑洞的微觀弦狀態,推導的適用於黑洞的貝肯斯坦-霍金熵公式;物理學家斯特 羅明格和萬法發展了上述精確的熵公式(包括係數1/4)可以在微觀上,通過考量弦結構的量子狀態的簡並性和與弦論中的黑洞相對應的D-膜而推導出來。這表 明D-膜可以用來描述某些黑洞的短程弱耦合!

    5、反D膜與倒車鏡

    你知道數數嗎?舊數數,如自然數列,N是從1開始,1、2、3
、4、5、6、7、8......。整數列,N是從0開始,0、1、2、3、4、5、6、 7、8......,最多再加上負整數。複數可再擴大到正虛數列和負虛數列。我們把它們比作形式主義的科學,或形式主義的物質第一性原則,這是它們的話語 權,也是它們的失語症。但弦論研究發展到D-膜或Dp-膜,出現了一種新的數數p,是從從-1開始,-1,0、1、2、3、4、5、6、7、 8......。這裡的「-1」既是負整數範疇,也可是象徵正虛數和負虛數,類似一種「倒車鏡」,此時我們稱它為反D膜或「點內空間」。它包括了舊數,又 發展了新數,我們把這種新的數p數比作數理形式本體論的科學,或數理形式本體論的物質第一性原則,它顛覆了歐幾里德幾何學「點、線、面、體」的結構,轉移 為一種新的「點、線、面、體」結構,即這裡起點的「點」,是「曲點」,它兼有「-1和0」的D-膜數列的p和「無」的點內空間形象的含義,成為一種新的話 語權,而沒有失語症,這標誌著21世紀數理形式本體論思維有了新的轉移。

    你腦袋裡的科學創新靈感是你的,又不全是你的,因為你不全知道它在
你腦袋裡是怎樣組織起來。這類似一種數學公式的符號,也類似數學公式符號的一種代碼,這 個代碼讓你知道的,就只停留你腦袋清醒意識的這個層次上。所以你腦袋類似一個D-膜數列p,從-1開始,-1,0、1、2、3、4、5、6、7、 8......,它包含了「點內空間」,讓你裝上了「倒車鏡」;但清醒意識是從0或1開始的。20世紀以來的發展,人類亮劍的戰爭武器如果說是原子彈、氫 彈、激光武器、隱身衣、夸克膠子等離子體,那麼數理形式本體論亮劍的武器也可說會是曲點、環量子、三旋、點內空間、反D膜,這就史密斯和弗洛裡迪的形式本 體論或知識本體論想要說而沒說出的東西。

    有人說,超弦理論是一個非常令人興奮的研究領域,弦論著實有潛力成
為描述我們這個宇宙的根本性理論;量子物理,玻色子,費米子,規範群以及引力要素都包含 在其中,是一個非常令人興奮的研究領域,在過去的幾年中,在理解包括D-膜和弦的對偶性在內的弦論的總體結構方面取得了很大的進展,運用弦論來研究黑洞物 理和量子引力已取得很大的成功,不過還有許多工作要做。縱觀置疑弦論者的眾多的科學創新,歸納起來是八大類:(1)時變論;(2)速變論;(3)質變論; (4)能(能量)變論;(5)壓(可壓流體)變論;(6)曲(曲率)變論;(7)維(維數)變論;(8)復(複數)變論。這類探索也有意義,但它們擺弄的 數學深度類似一元微積分,弦論擺弄的數學深度類似二元微積分以上的偏微分方程。偏微分方程是既含有對稱,又含有對稱破缺。時變、速變、質變、能變、壓變、 曲變、維變、複變極力使其求解的偏微分方程簡化,所以它們多數是立足於類似愛因斯坦的質能公式和牛頓力學第二定律公式的檔次。弦論的微積分方程要複雜得 多。

    我們沒有否定八大類這些創新的意思,只認為這眾多的創新需要實行戰
略轉移。這類似我國曾經的創新是以階級鬥爭為綱的工作著重點,轉移到以經濟建設為中心的 工作著重點,這種改革開放的戰略轉移使我國更加發展壯大。因為不轉移,出再多的書,發再多的論文,辦再多的雜誌,停留在原檔次,只能算是一種思維訓練。盧 鶴紱先生說:「在理論認識方面,如果不對概念基礎深刻地理解,並作必要的改革,就不可能出現革命性的發展」。這類似當年階級鬥爭為綱亮劍到「紅衛兵」,全 國各地成立的紅衛兵組織發表了成千上萬的宣言,都聲稱要砸爛舊世界建立一個新世界,40多年過去只起到一個「大亂達到大治」的作用。弦論及大爆炸宇宙論類 似在「大亂達到大治」中才獲得的數理形式本體論開創的世界科學主流方向;今天這種作用的歷史經驗,仍須值得注意。

三、龐加萊猜想喜憂參半嗎?

    1、弦論的倒車鏡

    吃透弦論的「精髓」,弦論是沿著20世紀初愛因斯坦相對論開創的幾
何化方向在前進。這輛「轎車」朝微觀針尖一端的「公路」越開越遠,已到了「無」的境界。 當然這不是真的「砸開」物質的研究,而一種數學的描述,爭論也由此而起。眾多批評者說它未能以一種簡便易行的實驗來證實該理論。

    我們說「無法證實」說是一種誤導。弦論的數學方程類似「倒車鏡」
。弦論的前方,它不說;說了,前方可能存在更多不同的宇宙和高維空間等太多無法證實的觀 點。有人說,也只是他個人預測的虛像。在倒車鏡中找虛像,確實永遠無法證實;但倒車鏡展出的映像卻有實在的。弦論盯著「倒車鏡」,是它映射的「後方」的 「景物」。憑據這些「後方」的「景物」,是虛是實,一是可以用實驗檢驗,二是也可知道這條「公路」的情況和車前進到的地點。這一點也不含糊。

    A、我們雖是業餘研究弦論的,但是在1968年維尼奇亞諾之前
,繼卡路扎-克林之後,堅持第五維是類似圈態模型的曲點或環量子,三旋理論就是在此基礎上提 出來的。1982年第3期《潛科學》發表的《自然全息律》,是我國改革開放後才得以披露它已早出生存在的證明。1996年我們在《大自然探索》第3期發表 的《物質族基本粒子質量譜計算公式》,是三旋理論的一個「倒車鏡」報導。其中根據數學計算,希格斯玻色子的質量存在一個質量微單元的最小單位,就是 0.01乘10的-11次方GeV。當時我們本來已經知道國際科學主流認為希格斯玻色子的質量大於100GeV。但10年過去,國際上已有科學實驗檢驗W 玻色子質量的精確測量,結果表明希格斯介子比以前國際科學主流估計的還要輕。這對希格斯玻色子的質量有微單元,是個好消息。

    B、三旋環量子弦論的數學表明,環量子有兩種描述,一是「物質
」形體描述,另一是「能量」密碼描述。類似把東西看作「物質」,是用「儀器」眼睛看出來的; 把聲音看作「能量」,是用「儀器」耳朵聽出來的。所以夸克的禁閉問題,被誤導,一是把用耳朵聽的對象,偏要用眼睛來看,自然是禁閉的。因為三旋環量子弦論 的數學表明,夸克的分類是用環量子的自旋密碼描述的,這類似「能量」,也類似「聲音」,是和物質實體的原子、分子有區的。但夸克是否是絕對禁閉,也不一 定。

    因為夸克的物質基礎是環量子形體的數學表明,作為形體物質有一個斷
裂應力的最大值,在這個斷裂應力最大值的環圈範圍內,夸克是自由的或是漸近自由的,這類 似強子結構的袋模型---而作為以夸克禁閉的事實提出來的袋模型,由於口袋的切面近似環圈,可類似用李政道先生的孤子型袋模型的量子電動力學數學方法描 述。量子電動力學是對易的規範場理論,由於感應作用可使原來的電荷作用減少;而在量子色動力學裡,由於它屬於非對易規範場理論,感應作用則使原來的色荷增 強,因而在強子內部區域和強子外部真空之間可能存在「相變」現象,這猶如鐵磁體裡的磁疇現象:強子內部是正常的色電介質,相應的色介電常數k=1,而外部 真空則是不平常的抗色電介質,它的色介電常數k→0,或者甚至可能是k=0(完全抗色電物質)。根據在交界面上,法向色電位移矢量的連續性,可以導出當外 部真空的k=0時,夸克是絕對禁閉的,甚至總色荷不為零的客體都是不能直接觀察得到的,只有總色荷為零的體系(例如強子)才能被觀察到。對孤子型袋模型取 不同的極限,可以分別得到絕對禁閉袋或留有餘地袋兩類。

    用此理解三旋環量子的自旋切割面的數學,環圈接近斷裂的應力的最大
值,類似映射一種可以自由變形的袋模型。如果強子裡的夸克(或反夸克)是被約束在袋的表 面層上準自由地運動著的(SLAC袋模型)---這實際上是一種膜模型,這種膜的外表是可以自由變形的,因此夸克在膜的範圍內,在空間是很自由的。類似要 想把夸克從膜的表面剝落開來,使它單獨出現,那可就需要很高的能量,例如幾十個GeV的能量。這說明它不絕對地禁閉夸克,而只是相對地禁閉夸克——只要能 量夠高,還是可能把夸克剝離袋表皮而使它單獨出現。這就為尋找單個夸克留有餘地。這項數學「倒車鏡」,已被美國科學家在實驗中探測到單獨存在的頂夸克,而 屬「有法證實」:美國加州大學物理學家荷茵遜是一個由50名物理學家組成的研究小組的帶頭人,他尋找單獨存在的頂夸克已有12年的時間;荷茵遜領導的研究 小組首先進行的是數據收集工作,所需的數據來自美國能源部費米國家加速器實驗室2002年至2005年期間利用Tevatron對撞機完成的質子和反質子 對撞實驗。第二步則是借助強大的計算機分析實驗結果,瞭解對撞中產生了何種粒子。當質子和反質子在接近光速的情況下發生對撞後,偶然會產生頂夸克。不過質 量大的頂夸克不穩定,存在的時間比較短,很快便會衰減成質量較輕的粒子,這使得研究人員往往是通過探測頂夸克衰減產生的「派生物」來確定它的存在的。利用 矽頂點探測器,研究人員在相應的位置測量到了通過理論推測出的頂夸克衰減產品———帶電粒子,從而確認了頂夸克的存在。

    2、弦論方程與相對論方程的等價性

    有人說,以純數學思想來解決最深刻的物理學問題根本行不通
。是行得通還是行不通?在宇宙飛行的高空,在物質心臟的海洋,實際操作離開了數學計算,可以說是 寸步難行。數學不同於哲學,也不等價於最先受到的某個啟發或實驗。數學只等價於數學,數學描述要受自己內部的運算程序的制約,高檔次的正確運用數學描述, 就能在它描述的層次上等價於所要描述的物質的規律。我們以二元微積分方程和龐加萊猜想來說明。

    二元微分方程不同於一元微分方程,是它能同時描述對稱與破缺的兩重
性。類似梯度、旋度、散度所屬的正三角形或倒三角形的符號,就是偏微分方程這類特點的代 碼,這在解場論張量一類的複變函數或泛函微分方程中的運用是很多的,也是很繁難的。愛因斯坦的廣義相對論引力方程和牛頓的引力方程,可以分屬對應二元微分 方程和一元微分方程這兩種類型。在它們描述的層次上,從微積分的性質看都能等價於所要描述的重力規律。但相對論引力方程描述的對稱與破缺,卻可分屬於裡奇 張量和韋爾張量兩種類型。裡奇張量指當球面圍繞著物體(此處為星球)時,就有一個純粹向內的加速。這類似對稱的向心力,是類似球面龐加萊猜想的整體的收縮 或擴張。而韋爾張量類似星球的潮汐效應,是一種對稱破缺中的雙箭頭相對加速度,是類似絃線龐加萊猜想的拉長和拉扁(彎)。一元微分的牛頓引力方程卻沒有這 種更細緻數學分析。

    所以有些置疑愛因斯坦的科學家和科學愛好者,說愛因斯坦不懂數學
。我們說,即使愛因斯坦「不懂」數學,如果他高檔次地正確運用了數學描述,這個數學描述是 要受數學自己內部的運算程序制約的。所以愛因斯坦把他相對論引力方程的解說成時空彎曲,這只能算是一種效應解釋或科普宣傳,並不等價於相對論引力數學方 程。討論愛因斯坦相對論,弗裡德曼、卡爾·施瓦茲席爾德、卡路扎、克林、哥德爾、羅伊·克爾、彭羅斯、霍金等人,也是圍繞廣義相對論數學方程具體求解。大 量科學家和科學愛好者,圍繞時空彎曲科普解釋,才真正是浪費了大量科學家和科學愛好者人才的學術生命,而走到了盡頭。理由如下。

    A、在《從反粒子到最終定律》一書中,溫伯格介紹的弦論方程
,與愛因斯坦的廣義相對論方程是等價的,這可以從弦論方程與相對論方程聯立求解重力看出。這就 是根據弦論方程的環量子模型,一個個環量子耦合組成弦鏈;弦鏈很細小類似絃線,如果質子、中子、電子等基本粒子由弦組成,其周圍就飛散分佈有不同組合的絃 線,以此來構思視界非常蓬鬆的絃線物理圖像「重力場」,當大量質點集合所成的「弦球」亦稱為「弦星」或「葫蘆吊」,以此計算兩個弦球的重力場就有類似牛頓 引力方程具有的性質。以此再來看聯立的廣義相對論方程,裡奇張量指的球面圍繞著物體的向內加速,類似對飛散的絃線的壓抑作用;韋爾張量指的雙箭頭相對加速 度,類似「葫蘆吊」的弦鏈集中的拖拽作用。以此來看愛因斯坦的時空彎曲解釋,只與效果圖像有相似,與數學圖像並無相似。但有些置疑者從哲學解釋或科普解釋 出發,說有「引力」必然有「斥力」對稱,硬給愛因斯坦的廣義相對論引力方程和牛頓引力方程加上「量子外力」,說這種量子外力是斥力,也許類似「千斤頂」。 而「千斤頂」與「葫蘆吊」是兩種不同的作用力形式,一個與另一個並不辯證對稱。可見離開高檔次的正確運用數學描述,是南轅北轍討論弦論方程與相對論方程。 其次,你可以獨立開創量子外力或引力與斥力對稱的高檔次數學描述競爭,用不著寄生式地扒在愛因斯坦身上,並把棍子打在愛因斯坦身上。

    B、「葫蘆吊」式的引力,等價於重力。從弦論方程與相對論方程聯立
求解看重力,並不存在理論缺陷,或許存在缺陷的是時空彎曲效果圖解釋,或引力與斥力對稱 的哲學解釋。目前丹麥科學家研究發現暗物質可能無重量,認為重力理論或許存在缺陷,這也與弦論方程與相對論方程聯立求解無關。相反丹麥科學家的研究還反證 了三旋環量子弦論的數學描述。因為從夸克是環量子的自旋密碼描述出發,這是一種用量子避錯編碼在打造物質。從《三旋理論初探》等論著公佈的環量子三旋規範 夸克立方週期全表的「量子避錯編碼」眼光看,發現物質與暗物質共約162個量子編碼,按廣義泡利不相容原理及夸克的味與聲的避錯選擇原則,宇宙物質約佔 24個,即可定義物質為宇宙量子避錯碼;暗物質為宇宙量子冗餘碼。而從暗物質是宇宙量子冗餘碼看,當然「可能無重量」。而從兼有「-1和0」的D-膜p數 的「反D膜」看,這也解答了它與「暗能量」有聯繫。即反D膜的「點內空間」正是一種「量子外力」,這種量子外力才具有「斥力」與「引力」對稱的性質。說白 了,「-1和0」膜數的反D膜、點內空間、量子外力、「千斤頂」,正是暗能量聯繫的數學圖像與物理圖像。

    3、科學只有第一嗎?
    用龐加萊猜想闡述數學描述可以等價於所要描述的物質的規律
,是說這種難以駕馭的物質的規律,是與科學智慧等價的。而這種難以駕馭的科學智慧又是與數學智慧 等價的,如龐加萊猜想一經向世界公佈,競爭的激烈、廣度、難度和深度,充分顯示在時間考驗的等待上。這恰恰反映的是物質認識的規律。因為數學證明的智力競 爭,不像物理實驗和經濟試驗需要很強的物質條件;數學證明的歸屬已無懸念,反映的只是一種科學智慧的階梯,不是不可以拿來訓練後人,也不是「無知者無畏」 的否定邏輯。

    科學只有第一,沒有第二嗎?類似純數學物理的科學智慧與純專利技術
的科學智慧,其榮譽、效益、性質、取向是有差別的。為保護專利技術的發展,科學只有第 一,沒有第二。但為了保護物質規律的探索,歸屬已無懸念的科學智慧後,科學有第一,還有第二,這就是我們稱的科學智慧階梯。沿著這種科學智慧階梯的進步, 物質規律的探索才能上檔次和減少探索熵流。例如愛因斯坦廣義相對論方程的確立,歸屬已無懸念,並不是沒有第二,弗裡德曼、卡爾·施瓦茲席爾德、卡路扎、克 林、哥德爾、羅伊·克爾、彭羅斯、霍金等就是沿著這條科學智慧階梯挑戰廣義相對論,取得的第二、第三、第四......在愛因斯坦之前,有數學家黎曼已經 創立了這類數學方程;在與愛因斯坦同時,有數學家希爾伯特也提出了這類數學方程。這也許是沒有給愛因斯坦授予諾貝爾獎的原因之一;有人攻擊愛因斯坦不懂數 學,難道黎曼和希爾伯特也不懂數學?

    A、我國的數學界能和俄國的數學界相比嗎?為了趕超俄國的數學界
,出於同樣的理由,我們反對說「曹、朱對於龐加萊猜想的證明對我國沒有任何貢獻」。龐加萊 猜想獲破,榮譽歸屬已無懸念,佩雷爾曼是第一,漢密爾頓、瑟斯頓、曹、朱等等,也可說是第二、第三、第四......人類為了攻克科學,人類大家庭裡兄弟 姐妹都是「父子兵」。有人說,曹、朱二人違背正常的審稿程序而突擊發表,被國內媒體誤認為是對龐加萊猜想的證明有「臨門一腳」之功的那篇論文,由於未對引 用的一篇重要論文進行說明而受到原文作者的抗議,他們已在前不久又在《亞洲數學週刊》上發表修訂版論文,並鄭重在《亞洲數學週刊》上進行了聲明,說他們 「改變了標題並對摘要作了修改是為了反映證明龐加萊猜想的全部功勞屬於漢密爾頓和佩雷爾曼。」。

    即使曹、朱二人在龐加萊猜想的問題上所做的工作,是對他人證明的解
釋、引用工作,但事情不完全是這麼簡單。其意義雖包含有證明是證明,解釋是解釋,但這是 兩個完全不同的方向。整個事情被認為是新聞發佈者、菲爾茲獎得主丘成桐挑起來的,丘成桐有與佩雷爾曼爭功的嫌疑:他的報導「強調」了兩位中國數學家的成 就,而對作出最突出貢獻的俄羅斯數學家佩雷爾曼的功績則以不夠顯著的方式提及。質疑反饋到國內,贊成也不少。但破解龐加萊猜想的另一關鍵人物漢密爾頓表 示,《紐約客》對丘成桐的描寫是不公正的。

    B、 弦論走到了龐加萊猜想,全社會如何端正科學價值觀
?是只耐心等待歷史檢驗,冷靜、客觀留下印記才是原始科學創新嗎?還是沿著那條科學智慧的階梯,有第二、 第三、第四.....才是原始科學創新?科學探索的熵流在激盪。美國《科學》雜誌評出的2006年度十大科學進展,這當中百年數學難題「龐加萊猜想」的破 解被位列第一。有人說:「關於超弦理論,是當前的熱門話題,特別是龐加萊猜想被證明之後,可能會熱開鍋」。我們已認為弦論走到了龐加萊猜想,是因為龐加萊 猜想中封閉的曲線能收縮成一點,是等價於封閉曲線包圍的那塊面,那麼龐加萊猜想聯繫著超弦理論的開弦和閉弦,開弦能收縮到一點,就等價於球面;閉弦能收縮 到一點,是曲點,就等價於環面。龐加萊猜想球點和曲點反過來擴散,也分別是球面和環面,因此我們稱標準的理想的「開弦」和「閉弦」,為整體對稱。而奇異超 弦論是指,類似開弦能收縮到一點,等價於球面,但球面反過來全對稱擴散,卻不能恢復成開弦這類情況。如果設定:開弦等價的球點擴散,但不是向球面而是向定 域對稱的桿線擴散,我們稱為「桿線弦」;按龐加萊猜想,化學試管類似的三維空間,也是能收縮到一點而等價於球面,所以球面的一條封閉線如果不是向自身內部 而是向外部定域對稱擴散,變成類似試管的絃線,我們稱為「試管弦」。這樣開弦的定域對稱就有兩種:「桿線弦」和「試管弦」。同理,閉弦等價的曲點擴散,但 不是向環面而是向定域對稱的管線擴散,我們稱為「管線弦」;按龐加萊猜想,套管類似的雙層管外層一端封底,這類三維空間也是能收縮到一點而等價於環面,所 以環面內外兩處邊沿封閉線,如果不是向自身內部而是分別向外部一個方向的定域對稱擴散,變成類似套管的絃線,我們稱為「套管弦」。這樣閉弦的定域對稱也就 有兩種:管線弦和套管弦。從龐加萊猜想聯繫「開弦」和「閉弦」一次量子化共形對應的球面和環面,引出的桿線弦及試管弦、管線弦及套管弦雖也是一次量子化共 形,但在超弦理論幾何基態解的層次,卻能放在一個很低的層次對量子隧道效應和兩類規範場作出唯象的描述,而為第三次超弦革命開闢了道路。

    4、弦論在龐加萊猜想上的爭奪

    俄羅斯數學家佩雷爾曼雖然拒領菲爾茨獎,也聲稱不準備要克雷數學研
究所為龐加萊猜想設置的百萬美元大獎,但並不表示佩雷爾曼不要榮譽。丘成桐被誤認為是為 自己的學生爭奪榮譽,實際他是為我國爭奪弦論這塊高地。丘成桐在卡-丘( Calabi-Yau)流形證明上已獲菲爾茨獎,他並不再需要菲爾茨獎,而他的學生曹、朱二人已超出40歲的大限,即使證明已不能獲菲爾茨獎。俄羅斯是數 學教育大國,美國是數學人才大國,我國是數學人口大國,丘成桐不會不自知之明。丘成桐之所以「爭奪」龐加萊猜想證明,是因為早在佩雷爾曼之前就在做龐加萊 猜想的證明工作,他指導曹、朱二人證明龐加萊猜想,類似老師指導學生做作業,是他份內任務的繼續。丘成桐已獲菲爾茨獎,說明他已接近龐加萊猜想證明的科學 智慧階梯的檔次。

    更重要的是,他證明卡-丘流形的方法---將難於處理的空間轉化為
易於處理的空間的方式技術的一種類似「週期表」的使流形空間研究更加清晰的方法,他猜想 與證明龐加萊猜想的方法類型有相似。因為有些重要的研究已顯示出各種卡-丘流形,可通過錐點變換而連續性地連接起來,通過改變理論參數可以實現從一種卡- 丘流形運動到另一種卡-丘流形,這似乎暗示由各種卡-丘流形產生的4-維理論圖景,或許是某種根本理論圖景的不同階段。只是他證明的卡-丘流形屬軌形拓撲 學的範疇,證明龐加萊猜想屬「一般拓撲學」的範疇。丘成桐本人無法前進,但他可以教出高材生。

    A、拓撲學是研究抽像形狀的學科,一般拓撲學被描述成橡皮泥幾何學,它所用的橡皮能隨意拉伸而且能隨意壓縮,除非動用刀剪之類工具,否則它永遠不破;這種 表面具有的可任意拉伸特性,對撕裂和粘合是不允許的。軌形拓撲學說的表面卻是可以有限制性的撕裂和粘合的,所以龐加萊猜想的證明更為基本、繁難,但它將導 致更加廣泛的幾何化猜想的證明,而確立幾何演化方程的中心地位。這對弦論也有用。


    B、長久以來弦論希望詳細瞭解完全非微撓性的理論結構,以能解釋所觀察到的4-維低能物理世界是如何從10維物理世界中演化而來的。因為這個10維物理世 界或許在宇宙大爆炸這個高能態時期確實存在過;其次是為什麼會那樣演化?是否會發現某種獨一無二的卡-丘流形,使得這種演化得以實現?卡-丘流形的各種性 質對低能物理中的粒子類型、質量、量子數和世代數之類的問題有重要意義。如果在4-維時空保留最少數量的超對稱N=1,得把10維超弦時空的額外6-維空 間緊致在一種特殊的6-維拓撲流形上,這個特殊的6-維拓撲流形稱為卡-丘流形。但卡-丘理論有一個突出的問題是存在多種卡-丘流形(成千上萬種),不知 道該用哪一種。即卡-丘理論從基本上獨一無二的10維弦論圖景出發,推演4-維物理圖景的可能性遠非唯一。在這個關節點上,我們的三旋環量子弦論的數學表 明,曲點或環量子的非對稱龐加萊猜想可形成含黎曼切口的「膜面」,借助軌形拓撲學,可形成25類且只25類卡-丘流形規範,而可與25類物質族基本粒子對 應。這使我們十分關注卡-丘流形和龐加萊猜想研究的進展。


    C、事實證明丘成桐的判斷是正確的,無奈自然不給予他和他的學生在龐加萊猜想證明上的高於佩雷爾曼的科學智慧,這是科學智慧的不確定性原理決定的---一 個人有什麼樣的科學智慧不由自己選擇,但追求什麼樣的科學智慧可由自己選擇,這也是純科學有第一,也有第二的原因。在場論張量一類的複變函數和泛函微分方 程中的運算中,研究經常滑嚮導致方程失去意義的「奇點」,三旋環量子弦論的解決這個障礙的方法是引用「曲點」。而佩雷爾曼清除了這個障礙發展出來的方法, 也能給諸如流體動力學的納維-斯托克斯方程和愛因斯坦的廣義相對論方程等多種自然系統的研究帶來曙光。在拓撲學中存在球量子和環量子幾何的對立,數學家可 以用符號描述和研究它們的特性。龐加萊天才地定義一個稱為「基本群」的工具來檢測孔、扭,和其它任意維空間的特性;他猜想一個三維空間在其基本群中無法隱 藏任何特別的拓撲,所以一個帶有「平凡」基本群的三維空間一定是一個超曲面:一個四維空間中球的邊界。


    D、數學家可以證明三維以上任意維空間的這個猜想的推廣情形,但從未成功證明龐加萊最初的三維的猜想。1982年瑟斯頓發現每一個三維空間都可以分成多個 有特定一致的幾何對應的部分,而這些不同幾何只有八種;從任意一個不太規則空間開始,讓它流向一個一致的空間,這將是一個精簡了的「幾何化」了的空間。這 個猜想被稱為幾何化猜想。瑟斯頓的洞見將導致龐加萊猜想的證明,因為一個球面只是八種符合平凡基本群的不同幾何中的一種。為早期微分幾何學家格里格里奧· 裡奇-柯巴斯特羅的發現,漢密爾頓把自己提出的引導流的一個以物理學中的熱方程為模型的幾何演化方程,命名為「裡奇流」。在裡奇流中,高曲率區域趨向於擴 散成眾多低曲率區域,直到空間各處曲率相等。


    E、在二維表面,漢密爾頓的方法類似一列細長「頸狀體」都會很好地拉伸,這與「試管弦」是球面的一條封閉線,如果不是向自身內部而是向外部定域對稱擴散相 似。但在三維中,裡奇流的「頸」有時會被拉斷,把空間分成具有不同特定幾何的部分,因此雖然漢密爾頓在裡奇流上,還是未能處理好奇點問題。1995年29 歲的佩雷爾曼在結束美國三年的學習前,他的科學智慧在於掌握了裡奇流;堅持到2002年,他的《裡奇流作為梯度流》的論文已找出了漢密爾頓漏掉的一個重要 細節:一個隨流總是遞增的量給出了這個流的方向。佩雷爾曼將其與統計力學,熱動力學規則下的數學作了類比,並將這個量稱為「熵」。而我們是將「桿線弦」及 「試管弦」、「管線弦」及「套管弦」的一次量子化共形,以及點內空間類似的空心圓球不撕破和不跳躍粘貼,能把內表面翻轉成外表面,可證時間之箭的起源,在 此還能把熱力學與量子論、相對論、超弦論相聯繫研究,稱為「龐加萊猜想「熵流」的。


    F、要完成幾何化猜想,佩雷爾曼必須說明「帶手術的裡奇流」過程可以持續無限長的時間。帶手術的裡奇流是,「佩雷爾曼熵」雖然排除了難住漢密爾頓的幾種特 定奇點,但仍然需要確定剩下的奇點中可能有問題的種類,且必須說明一次只會有一種情況,而不是多種無限的疊加累積。然後,對每一種奇點,還必須說明如何在 它可能使裡奇流破壞之前修剪和使其光滑。但這些證明龐加萊猜想的步驟已經足了,只是佩雷爾曼對其最後的步驟解釋太過概括。美國裡海大學的曹懷東和中國廣州 中山大學的朱熹平稱的完成龐加萊猜想和瑟斯頓幾何化猜想證明的論文,只是填補上佩雷爾曼證明裡那些沒寫下的關鍵細節的三篇獨立的論文之一。讀過佩雷爾曼的 證明和相關闡述的2006年菲爾茲獎得主陶哲軒認為,佩雷爾曼確實為龐加萊猜想提供了一個完全和正確的證明,貢獻巨大;漢密爾頓、丘成桐和其他人為證明工 作奠定了基礎,但仍然缺失幾個關鍵的思想和部分。美國哥倫比亞大學數學系的教授張壽武認為,朱和曹做出這樣的工作,極為了不起;他們不僅看懂了,還能夠作 出自己的貢獻。丘成桐則堅持認為,朱和曹「即使進行了更正,這篇論文仍然就漢密爾頓和佩雷爾曼對龐加萊和瑟斯頓猜想的證明提供了很多重要的新細節和闡 釋」。這些評價我們認為是公允的。


    G、國內外輿論我國媒體和丘成桐先生誇大了華人數學家的貢獻,繼而有人把在數學界掀起的軒然大波說成是「喜憂參半」。我們卻不覺得有什麼「憂」,甚至 「憂」佔到一半。丘成桐先生及朱和曹所做的工作好得很!他們打開了國內弦論走到了龐加萊猜想的局面,帶來的只有「喜」。有教授攻擊丘成桐先生使整個學術界 蒙羞,指責亞洲數學雜誌主編髮表曹朱論文違反了學術常規。但全世界哪個編輯部在任何特殊時候,都絕對是執行了常規或民主程序?科學是誠實的,但科學也有策 略;人不是石頭,而類似包含了正、負、虛、實、零的Dp-膜。丘先生為了發展我國弦論走到了龐加萊猜想的科學勢頭,策略是用到了火候,其激將法也幫了佩雷 爾曼等數學界高人的忙。有人指責我國媒體和高層遭到了誤導,我國媒體和高層不忘科技興國,遭到誤導了嗎?我們不能自亂陣腳,也不會自亂陣腳。


四、物質無限可分支持什麼?

    1、什麼叫「實體」?

    「反偽科學」陣營的少數網站和「反偽鬥士」 作的「廢除『偽科學』一詞」公開簽名活動簽名者背景大調查
,在眾目睽睽之下仍揮舞「偽科學」大棒,找到一些自以為非的材料給人戴上「偽科學」的帽子,說什 麼「這些簽名者未必全都是從事偽科學活動的。但是從人數比例上看,這無疑是一次偽科學人士的大集結。如果有簽名者在閱讀了本調查之後希望退出簽名,請您告 訴我們」;「簽名的一些人是老相識了......這傢伙是城隍廟的老主顧,偽科學思想家」。這類「網站」和「鬥士」從事「泛傷害」是經過三思而行的,簽名 的一些人與他們打交道也是老相識了。如果我們也效仿他們,說「反偽科學」陣營的少數網站和「反偽鬥士」是「 偽網站」和「偽鬥士」,他們的感受如何?宋正海先生請我們簽名的時候,我們可以不簽,但想到何祚庥先生曾來成都講學,不作解釋就隨口說環量子三旋理論是 「偽科學」時,經過三思,想到如果說「三旋理論」是「偽科學」,那麼何先生搞的「層子」也是「偽科學」,我們簽名消除「泛傷害」對大家有利,就簽了。當然 效仿他們,我們也能找到偽網站和偽鬥士「偽」在哪裡的依據。

    例如,宋正海先生和何祚庥先生分別是「廢偽科學」與「反偽科學
」兩大陣營的領軍人物,又同在一個中國科學院裡工作,為什麼中國科學院裡的大多數科學家和領 導成員不表態?因為他們都能想到「層子」實體的經驗和教訓,有難解難分之苦。何祚庥先生曾聲稱: 如要在「層子」問題上發難?其真實目的,是為了貶低馬克思主義,醜化馬克思義!偽網站和偽鬥士「偽」就在裡?說出來,不對請大家指正。

    A、理論依據:有人為了尋找和解決「廢偽科學」與「反偽科學」兩大陣營的根本分歧,提出「廢偽科學」陣營應將其自己研究的「科學」名拋棄,改為「格物致知 學」,而「反偽科學」陣營仍可將其自己研究的「科學」保持「科學」名。原因有,一是「廢偽科學」陣營有人不再認同「science」譯成「科學」一詞的提 法,而類似傳統的「格物致知學」;但「科學」一詞使用已十分廣泛,科技部不可能改為格物致知部,科學院不可能改為格物致知院等。二是有人對「科學」、「偽 科學」和「文化」做了進一步闡述:傳統文化中也可能存在一些科學成分,但既然是進行科學研究,就要嚴格遵守科學方法,研究成果應該與已肯定的科學定理相兼 容;如果不行,你的研究成果又是重要的理論創新,就應該具備強有力的實驗基礎,即是可重複的穩定的無一例外的試驗結果;如果還不行,你的研究成果可以是用 數學方法推導的,儘管待驗證;如果仍然不行,你所觀察的因果現象應該是高概率的,雖然也待驗證。假如這四條都不符合,你仍然堅持將自己的結論說成是科學成 果,這就是偽科學。三是對傳統文化而言,不是科學並非不光彩,因為這個世界上除了科學還有其他的很多東西,比如說哲學、宗教、文化、迷信、藝術、文學這些 跟科學基本上沒有什麼關係,但是你把這些不是科學的東西非要說成是科學,那就是偽科學。易經、八卦這只能說是傳統文化,有的人用易經八卦進行算命和預測那 就變成了迷信。你要把迷信說成科學,那就變成了偽科學。四是「科學」這一詞在我們的今天語言中出現八種以上的語義,真理、西學、探索、學科、知識、正確、 道理、合理等詞彙都可以用「科學」一詞囊括。其實,這是一種嚴重地邏輯混亂語言失范現象,濫用「科學」一詞。結束「科學」與「偽科學」之爭,實際上就是結 束近百年來「科玄論戰」,當人們對「科學」一詞的歷史和科學主義錯誤瞭解了以後,自然會拋棄「科學」與「偽科學」這種文化和思想意識形態,使文化和思想上 進入和諧的局面。

    這類所謂「停戰」協議真能進入和諧的局面嗎?他們說如果中國文化
、非主流學說和民間技術創新等「科學共同」體制以外的人能夠遵循這樣一個原則,我們想「科 學」與「偽科學」這一文化和思想意識形態之爭也就自然和解了,在學術界形成「楚河漢界」的新格局。但我們說「廢偽科學」與「反偽科學」之爭的核心,是繼續 結束我國公民內部的「泛傷害」之爭。「偽網站」和「偽鬥士」大多借對「層子」的貢獻作資本打天下,這真的全是在嚴格遵守科學方法下,進行科學研究、評價的 嗎?否!


    B、「層子」同行評估:中山大學物理系教授關洪是層子模型主創者胡寧教授的學生,也是層子模型的研究人員,他對從20世紀50年代初期開始,在我國對「物 理學中的唯心主義」進行的多次批判運動,特別是對層子模型前後聲稱以馬克思主義指導基本粒子理論研究,並指責同行物理學家為「唯心主義」的一些正式發表的 言論進行的案例分析說:層子模型的一些研究者是不是過分依賴「物質無限可分」的哲學思想,眼光過於集中在層子或者夸克的波函數這個至今未能解決的難題上 呢?不過,與阪田模型不同的是,除了層子是夸克的另一種說法之外,「層子模型並沒有給今天的物理學留下什麼有積極意義的東西」。

    關洪為他的老師胡寧辯護,說胡寧開始並沒有捲入類似「哲學、文化
、政治」的一些需要。這裡我們也要為層子模型的主創者朱洪元辯護,即在我國以階級鬥爭為綱 的工作著重點時期,主創者朱洪元就是捲入類似「哲學、文化、政治」的一些需要,他並沒有像有的「 偽網站」和「偽鬥士」,改革開放到如今,仍要與夸克模型爭功,把層子說成是與之對著幹的夸克。當有人指出其不足時,又把責任推給朱洪元和胡寧,說他們才是 層子模型主創者,某先生只是跟隨者。其次,又說層子模型是國家科研項目,參加者眾多,意思是如果你們敢說層子模型是「偽科學」,那就成了「國家偽科學」, 也打擊了一大片。所以「 偽網站」和「偽鬥士」是一批精於算計的「強勢者」。如果也效仿他們,說斂錢、斂官、斂名、斂利才是他們的底線,那麼辦網站,鑽空子,是需要國家的錢和高層 的支持的,這必然要見風使舵,類似要把「哲學、文化、政治」的一些需要引進到他們的科學活動中來。如果「停火協議」者說的「哲學、宗教、文化、藝術、文 學」這些跟科學基本上沒有什麼關係,它們做什麼都是它們職能範圍內的事情,是對的,那麼偽網站和偽鬥士把這些不是科學的東西非要說成是科學精髓,受害的最 終還是國家和高層,偽就偽在這裡。

    C、層子「偽」論之一:有人說,早在1960年,中國在杜布納從事粒子理論研究的幾位工作者,朱洪元、周光召、汪容、何祚庥等人已指出:「實踐已經證明基 本粒子有一定的結構」;「一定能找到一個能更深入地反映全部基本粒子運動規律的統一的理論」。到了1965年,在毛澤東的「無限可分」的哲學思想啟示下, 從1964~1966年間,中國科學工作者關注到粒子中的強子的結構。而美國科學家蓋爾曼教授提出了強子可能由「夸克」的組成的觀念。但是,在蓋爾曼的 「夸克」觀念中,作為強子的組成成分的「夸克」竟然具有1/3的重子數,1/3或2/3的分數電荷,這太奇怪了!所以,蓋爾曼又鄭重其事地說這只是某種 「數學」上的「實體」!

    朱洪元和何祚庥曾經多次地討論了這些「奇怪」的問題。「夸克
」究竟是真實的粒子,還是只是數學上的符號?「數學的符號」,這一觀念,從我們這些堅信唯物主 義理論的人群來說,是太不能認同了!因為唯物主義的基本觀念是:一切物質現象,歸要結底只能由物質本身來說明!這就尖銳地提出一個問題:我們能否認真地對 待「夸克」作為「物理」的「實體」的假說?因為如果我們真的將夸克做為實體來看待,就產生了「夸克」將不滿足費米統計的困難。朱洪元和何祚庥討論到 1959年至1960年在蘇聯杜布納聯合核子研究所參加工作時,蘇聯研究人員伏耳科夫博士曾建議過一種特殊的統計,即自旋為1/2的費米子,也可以有「對 稱」狀態的波函數。稱為綜合統計。如果有了這一觀念,那麼三個「夸克」都處在同一個基態,(按費米統計,每一基態只能存放兩個粒子,現在卻要求存放三個粒 子!)不見得是一個不合理的假設!這樣,一個統一的把「夸克」看作物理實體的強子結構模型就十分有希望了!還說,這沒有朱洪元等人學習和應用馬克思主義的 理論,沒有唯物主義的哲學理念的指導,就不會有層子模型!

    但到如今這也是一個錯誤的論調。自然界有更深的統一
,一直是許多物理學家和數學家不斷追求的目標。蓋爾曼說「夸克」只是某種「數學」上的「實體」,正是這 種不斷追求說的大實話,用詞是準確的,不違背唯物主義的基本觀念。到如今基本粒子夸克後面的弦論結構,也是這種「數學」上的「實體」。反映的都是數學描述 物質「實體」的進展。《黎曼博士的零點》一書的作者薩巴說,「在黎曼假設的故事中,虛數作為複數系的一部分是極其重要的」;新數換舊數是物質「實體」研究 發展變化的要求。例如,物質「實體」和數學概念許多都來源於紮根的日常生活,如算術中的數和幾何中的長度概念。而當牛頓創立微積分再包含無窮小量,在自然 數、整數、有理數、無理數、實數等中再添新數時,貝克萊大主教卻嘲笑微積分是在看得清楚的眼睛中,摻灰塵---這類似反物質「實體」;貝克萊大主教是堅信 唯物主義理論的人嗎?20世紀以來,相對論和量子力學的創立,虛數被引入物質「實體」描述,如微觀世界中有正實數粒子、負實數粒子,還有正虛數粒子、負虛 數粒子,甚至還有零點能粒子,這也是豐富了一切物質現象歸要結底只能由物質本身來說明的唯物主義理論。

    「偽網站」和「偽鬥士」卻太不能認同,而假話要把夸克做為實體來看
待。這個「實體」是什麼呢?說穿了,是20世紀前的物質「實體」論,類似貝克萊大主教眼 睛中看得清楚的自然數、整數、有理數、無理數、實數描述的物質「實體」論。這種東西到如今冒充馬克思主義的唯物主義理論,實際是形式主義的物質原則,因為 馬克思主義的唯物論是隨著科學階段發展而發展的。而且退一萬步說,所謂伏耳科夫博士建議的綜合統計,也只是一種數學描述,何來物質「實體」形象?


    D、層子「偽」論之二:有人說,從1965~1966年,中國物理學家們終於建立了一個能解釋許多粒子物理實驗現象的理論——層子模型。這一模型不僅可以 包容蓋爾曼教授所提出的夸克方案,也還能包容其它可能的,也能解釋許多粒子物理實驗現象的各種方案,但層子將不再是某種「數字上的符號」,而必須認為是物 理的實體!層子模型既然能包容蓋爾曼的夸克方案,也能解釋許多粒子物理實驗現象的各種方案,就應該得諾獎了。但此人又說,進一步的實驗表明還是「夸克」方 案是唯一正確的方案。這不是自己打自己的嘴巴。

    有人還嘲笑說是一則「大笑話」:國際上是否已有證明「層子的存在
」是錯誤的?說層子模型的完成是在1965年,用中文形式發表是在1966年,用外文形式 發表的文章遲到1980年!1966年薩拉姆曾對周恩來總理說:「這是第一流的科學工作。」溫伯格在他的名著《最初的三分鐘》中寫道:北京「稱之為層子, 而不稱之為夸克,因為這些粒子代表比普通強子更深一個層次的現實。」1977年格拉肖對毛澤東所說可分作評述:「洋蔥還有更深的一層嗎?夸克和輕子是否都 有共同的更基本的組成部分呢?許多中國物理學家一直是維護這種觀念的。我提議把構成物質的所有這些假設的組成部分命名為『毛粒子』(Maons),以紀念 已故的毛主席,因為他一貫主張自然界有更深的統一。」

    薩拉姆、溫伯格、格拉肖是在頌揚層子?還是把這些
「貶低馬克思主義,醜化馬克思義」的失誤記錄在案?中國科學院裡的大多數科學家和領導成員會有自知之明。 薩巴說,前烏克蘭黨魁伽弗裡洛夫是個業餘數學家,20世紀60年代利用大權在握,設法讓他給出的黎曼假設的錯誤證明發表出來,差點氣死了前蘇聯兩位十分優 秀的數論專家,因為他們認為這一黎曼假設錯誤證明的發表,對蘇聯的數學造成了很大的傷害。話分兩頭,偉大領袖毛主席領導和發動的物質無限可分說的世界科學 大戰,它帶來的科學探索精神是永遠長存的。對於層子這場反諷科學,如果事情真像薩拉姆、溫伯格、格拉肖正面說的是一種偉大的科學發現,那麼他們為何不向諾 貝爾獎評審委員會推薦「層子模型」呢?要知中國政府給這一成果也發了科學大獎,組織過國際科學討論會,並在多家我國刊物讓其壟斷髮表論文;但對其十分瞭解 的薩拉姆、溫伯格、格拉肖等大師到如今也沒有作這種推薦,而他們都是獲過諾貝爾獎,有這種資格的人。


    E、層子「偽」論之三:有人說,層子或夸克是否存在?這已為大量科學實驗所證實。層子或夸克的觀念表明物質出現了新的層次。描述強子和輕子間相互作用的理 論,也不再以強子作為相互作用中的「力」的最基本的承擔者,而改為用夸克作為物質間相互作用的「實體」。例如,70年代發展起來的弱電統一理論、量子色動 力學都以夸克亦即層子作為相互作用中的「實體」。其實,量子色動力學中的所謂「顏色」,只不過是人們對於層子模型中所用過的綜合統計,進一步尋找它的「物 的邏輯」而獲得的新概念。

    偽網站和偽鬥士「偽」得真可愛,層子既不是夸克,又何混進夸克裡
?描述強子和輕子間相互作用的理論,目前國際主流是弦論、膜論、圈量子引力論、全息論等, 包括量子色動力學中的所謂「顏色」、「物的邏輯」這些都類似蓋爾曼說的只是某種「數學」上的「實體」描述,哪來層子模型中綜合統計的物質「實體」?所謂有 人正在將40年前對物質結構的探索的經驗,用於當前的宇宙論的研究,則有置疑大爆炸宇宙論之嫌,例如何祚庥先生對霍金在北京2002年國際數學家大會的弦 理論報告作評論時說,霍金沒有說明宇宙大爆炸之前是什麼?當然我們對何先生是尊敬的,特別是他捍衛夸克「實體」的存在、肯定愛因斯坦相對論正確的地方,表 現了一位科學家的氣質。


    2、我們為什麼支持弦論及大爆炸宇宙論

    數學和實體不但在我們的日常生活中有緊密的聯繫,即使在遠離生活的
邊緣,如果理解深刻和正確,數學也可以等價於「實體」,特別當實驗還做得不多或觀察還不 是十分到位的階段,稱數學實體比稱物質實體更實在。例如玻爾茲曼的「原子」論,由於有玻爾茲曼方程式和從這一方程中得出的H定理,這種數學理解的深刻和正 確,表明原子是真實存在的。當時玻爾茲曼說「原子」是數學實體,則是正確的。但著名科學家馬赫和奧斯特瓦爾德卻不認同,攻擊玻爾茲曼的原子論是「偽科 學」。龐加萊也捲入馬赫和奧斯特瓦爾德的攻擊行列,但龐加萊不是搞哲學攻擊,而意在對玻爾茲曼的「烏托子球」數學實體先驗圖式不滿,因為玻爾茲曼還沒有包 含龐加萊自己沒有說出口的「烏托子環」數學實體的先驗圖式。

    雖然龐加萊對玻爾茲曼太苛刻,但是事實證明龐加萊是超前的
。20世紀盧瑟福的太陽系行星式原子模型,電子繞原子核的軌道環運動,體現了原子中存在龐加萊的 「烏托子環」數學圖式。層子學派攻擊蓋爾曼的夸克數學實體,是哲學攻擊,而不是數學圖式的分歧。因為在數學圖式,層子學派和夸克學派都類似「烏托子球」先 驗圖式,層子學派並沒有創新。這就是環量子三旋理論對其不滿意的原因。科學基礎的精髓並不來源於學派之爭,而是來源於身邊生活的觀察和理解,這才能對古希 臘的自然哲學誕生作解釋。我們在青少年時代對物質無限可分中的不對易性及宇宙蛋的推證,就有這類體驗。這也聯繫到類似龐加萊猜想中的封閉曲線收縮成一點的 觀察和理解。要知道20世紀50年代新中國的山區農村,窮人翻身得解放,窮人雖能上中小學,但在中國本土對西方的龐加萊猜想、卡路扎—克林的微小圈、宇宙 蛋等觀念在山區農村並沒有傳播,更不用說西方的弦論還沒有誕生。那時宣傳更多的是物質無限可分觀念,加上中、小學的自然、數學、物理、化學課的普及知識, 當然我們已比古希臘哲人好多了。

    A、宇宙蛋推證:現在看龐加萊猜想的數學與實體聯繫的精髓,是兩件相關的事物,有的性質能分出先後次序,如表達為第一性、第二性,但這不是絕對的,它們也 可能是並列的。龐加萊猜想把圖像與操作並列,為現代量子科學鋪平瞭解題的新方案。因為在現代量子規範場論及粒子物理的分類方案上,粒子和場的原初和派生, 何者為第一性的原初,何為第二性的派生,有兩種方案。有人認為,場是第一性的,粒子是第二性。其理由是,量子場分激發態場和基態場。激發態場又分靜止質量 不等於零的實物場,和靜止質量等於零的非實物場。基態場僅指量子真空。儘管超弦理論粒子是弦派生的,超弦場仍是基本的,即是量子超弦場通過超弦產生粒子。 但場是第一性、粒子是第二性方案有一個悖論,例如有人堅持,原初粒子是一種形態,量子真空場也是一種形態,只不過是一種特殊形態,而非一種特殊狀態。但所 謂形態,就是存在有一種圖像,那麼我們如果問:量子真空場的量子圖像是什麼?是球量子圖像還是環量子圖像?原初粒子的量子圖像是什麼?是球量子圖像還是環 量子圖像?量子真空場的量子圖像和原初粒子的量子圖像誰基本?目前這種方案的量子真空物理學只是避而不談。於是出現了第二種方案:場是第二性的,粒子才是 第一性的。例如有人認為,在普朗克尺度,微觀極限小到只存在一個量子時,場已不存在;儘管目前這種方案在國際科學界才露頭,但還是有說服力的。然而龐加萊 猜想已獲證明,有可能補充這兩種方案,出現第三種方案:在宇宙大爆炸前和在普朗克尺度極限,場和粒子兩者是並列的;場是第一性、粒子是第二性,只是在宇宙 暴脹之後才如此。因為分析龐加萊猜想「三維空間每一條封閉的曲線都能收縮成的一點就等價於球面」的內容,實際包含了兩層意思,即圖形的操作和圖形的本身, 可以對應現代量子規範場論和粒子物理,場等價於圖形的操作,粒子才等價於圖形的本身。而龐加萊猜想中圖形的操作和圖形的本身是並列的,推導的結果,場和粒 子兩者也是並列的。龐加萊猜想方案能解決被當作老大難的相對論引力方程把能量場和幾何場混在一起的問題,也為量子真空物理指出了方向

    20世紀50年代三旋理論萌芽時根本不知道這些,但自然、物理
、化學課說普天下的物體都是由原子組成的,那麼宇宙一定存在過一個充滿原子粒子的時期,類似 空氣一樣。一個物體比一個空間的空氣緊密,這是收縮的結果。在宇宙空間畫無數條封閉的曲線,都把它們收縮到一起,不是成了類似「蛋」體的有界的宇宙蛋嗎? 這個宇宙蛋把原來的宇宙分為「場宇宙」和「勢宇宙」,它們可對應我們身邊觀察和理解到的「有」和「無」,或是「虛」與「實」,所以「場宇宙」和「勢宇宙」 是相對的,互為因果的。如果把「勢宇宙」作為「有」與「實」的宇宙蛋,我們要問這個宇宙蛋的邊界在哪裡?這必然要問「場宇宙」的邊界在哪裡?如果「場宇 宙」的邊界在無窮遠,那麼「勢宇宙」的邊界也在無窮遠,最多有個大無窮和小無窮之分。


    B、物質無限可分中存在有不對易性推證:自然、數學、物理課老師講解物質無限可分,總愛舉我國戰國時代的哲學家說的一尺長的棍子,日取其半,萬世也取不完 的圖式。利用這個「棍子」圖式和無數條封閉曲線收縮到一點的圖式,觀察和理解「棍子」無限制地分割,可以是等價的。因為棍子切一刀留下的是一條封閉的曲 線,這類封閉曲線可以連續收縮到一點。這是一種線性的物質無限可分,對應的是算術中的舊數,如自然數、整數、有理數、無理數、實數等中的物質無限可分,並 沒再添新數。非線性的物質無限可分再添新數,如對應棍子中有孔洞的情況,這種「棍子」無限制地分割,分的也只是「棍子」的「實」的部分,並沒有無限制地分 割「棍子」的孔洞的「虛」或「無」的部分。「虛」和「無」並不對易「有」與「實」,這就添了新數,高中數學中叫虛數或複數。而且這種非線性的物質無限可 分,要分割或砸開、炸開孔洞的「虛」或「無」空間,比分割「棍子」實的部分,要更大的能量。

    以上雖不是科學嚴密的推證,但它卻使我們獨立產生了類似「環圈
」數學實體的圖式,進而使我們得出如果物質有不可無限分割的量子底線,那麼這量子一定帶有類 似「環圈」複數圖式的數學實體;反之,帶有類似「環圈」複數圖式的數學實體的量子,它有一個不可無限分割的非對易的物質底線。這就是我們為什麼支持弦論及 大爆炸宇宙論的原因,即早在中國本土傳播弦論及大爆炸宇宙論之前的上個世紀50年代,我們受新中國的培養教育,已萌芽了類似的「烏托子環」的先驗的數學實 體圖式,這也得天獨厚受惠於我國「物質無限可分」的哲學普及和層子與夸克的對抗,由此又發展出環量子有三種自旋的數學圖式。雖然環量子三旋與弦論及大爆炸 宇宙論並不相似,但其中的數學推證是可以相通的,例如週期性的自旋與週期性的振動可作類似三角函數的數學變換。


    3、科學路線圖

    如果說「科學」囊括了真理、探索、學科、知識、正確、道理
、合理等詞彙的意思,那麼「科學」並不全類似植物的「種瓜得瓜,種豆得豆」,有時還有「種瓜得 豆,種豆得瓜」。這可以從物質無限可分支持什麼的科學路線圖看得出來:即物質無限可分支持→層子→夸克→弦論→龐加萊猜想→大爆炸宇宙論......

    而所謂「科學共同體」,是指國內或國際依附於主流政治的代表科學活
動能力的執法團體。我國經過改革開放,批判了過去政治上的一些不實之辭,工作重點轉移到 了以經濟建設為中心,「科學共同體」的國內與國際步調更加和諧,其工作著重點不僅僅是考慮如何把科學路線圖介紹給人們,還在於對自然科學需要嚴格遵循數理 形式本體論的「物質第一性」和「邏輯自洽性」原則,超越形式主義的「物質第一性」和「邏輯自洽性」原則,作出實質性的貢獻。應該說,如何對待主要由西方人 構建的現代自然科學方面存在的不同認識上,盧鶴紱教授做出了榜樣。例如,1950年盧鶴紱教授超越納維-斯托克斯非線性方程,不是搞哲學批判,而是以物質 應變時內部有分子弛豫過程導致第二種粘滯性不為零為依據,提出了容變黏滯性理論,進而首次推出容變弛豫方程,這一結果被國際上譽為「盧鶴紱不可逆性方 程」;1951年他又擴展了原來的工作,把容變黏滯性理論從聲學上的應用範圍延伸到全部頻率,推廣到有多種弛豫過程同時存在的情況,導出包括容變黏滯性效 應的流體耗散函數。

    目前這項工作仍是非常艱巨的。因為形式主義批判數理形式本體論曾經
是「唯恐不夠瘋狂」,雖然經過改革開放的洗禮,有的已經「種瓜得豆,種豆得瓜」,但大多 數人還在,形式主義的一些不實之辭不會自動消失。例如有的科學家或教育家認為諸如電磁場理論、狹義相對論與廣義相對論、規範場論、弦論、非平衡熱力學、微 分幾何、拓撲基礎、集合論基礎、公理化基礎等相當廣闊的現代自然科學知識是「偽科學」,說什麼西方自然科學研究「邏輯悖論」的大量存在,因此失去了否定形 式主義的「物質第一性」和「邏輯自洽性」原則的依據。然而形式主義愛批判數理科學上的「約定論」,難道形式主義的「物質第一性」和「邏輯自洽性」原則不也 是一種「約定論」嗎?其實「邏輯悖論」的大量存在才正是形式主義的「物質第一性」和「邏輯自洽性」原則的主要特徵。作的「廢除『偽科學』一詞」公開簽名活 動簽名者中,也有不少人堅信形式主義的「物質第一性」和「邏輯自洽性」原則。但我們並不叫它們就是「偽科學」。因為科學也主要是「種瓜得瓜,種豆得豆」; 瓜是我國自己種的,豆是我國自己種的,倒頭來翻臉就打「偽科學」,這是偽網站和偽鬥士「偽」的地方,還不如這類簽名者敢亮形式主義的底線真誠。如有自稱創 「黑科學」者,挑戰牛頓、達爾文、愛因斯坦等著名科學家時,亮出的依據底線是形式主義的「物質第一性」和「邏輯自洽性」原則。所以我們認為,科學的進步, 需要通過相互間的爭鳴,也才能在國人中間培養出科學的頂尖優勢。

    這裡我們來解讀今天一些堅信物質無限可分者的證明
,也可以讓世人自己去明斷是非。

    A、證明者之一:物質結構具有無限個層次可以這樣證明,假設物質結構不具有無限個層次,即物質結構只具有「有限個層次」,也就是說物質結構層次具有上下 限,現在要問,這個層次上下限之外是什麼呢?可以說,除了無法解答的尷尬的不實之詞「炁母」一類,迴避正面解釋的答案之外,「空無」唯一的答案就是空無一 物,什麼都沒有。可自創不空定理,可證「空無」是不存在的。所以「物質結構不具有無限個層次」的假設是不成立的,即「物質結構具有無限個層次」結論是成立 的。事實上,除了似是而非的更大宇觀層次和更小微觀層次而外,當前人類常識中已知的物質層次從宇觀到微觀的粗略情況是:銀河系→太陽系→地球→人體尺度→ 物體微粒→分子→原子→基本粒子,而從銀河系到基本粒子的細緻物質層次則是多得無法區分和無法估計。應該說,現實生活中的任意尺度都是具有精度範圍的,從 基本粒子精度角度看時,毫不誇張地說,銀河系與基本粒子層次尺度之比其數值是一個近似無窮大,而現代宇空觀測技術則進一步確認:銀河系與整個宇宙相比時猶 如滄海之滴水!!

    解讀:空無就是空無一物,什麼都沒有,這隻表明與證明者的數學
、物理專業知識水準是相稱的。這已不是我國目前物理前沿科學家的水準,例如類似薛曉舟教授編 著的《量子真空物理導引》一書可知,真空的虛過程以及拓撲不變量等非對易代數和非對易幾何、規範場、超對稱、圈量子引力與超弦理論、膜理論、全息理論等純 科學知識,已覆蓋前沿物理戰場的全貌,哪裡還用得著尷尬的「炁母」一類之詞?物質結構層次具有上下限,就要問上下限之外是什麼?回答並不難,類似人要死, 這是「下限」,生前就凍結了,沒有必要問人死了之後幹什麼工作?宗教要問叫宗教;科學要問可回答,人的一生,生和死應是一個整體,死亡只類似進入的是一種 虛實生死界、正負陰陽界。即這裡是把人的整體週期類比複數,活人類比複數偏重實數,生前死後類比複數偏重虛數的。如果形式主義把死人或亡靈看成是活人,我 們就叫它形式主義。但在我國由於受「物質無限可分」不分界面的哲學文化的壓力,不少科學專業或非專業人士卻前赴後繼,要把它當活人看;好像不把死人或亡靈 當成是活人,「理論物理學」都不成立了。其實,形式主義的「物質無限可分」一般只是一個哲學證明,按「停戰」協議者的定義,哲學上物質無限可分成立與不成 立,可依附主流政治而自便。

    B、證明者之二:雞蛋包含著水分子也包含著正負電子;反之,正負電子則不包含雞蛋或水分子。由此可見,雖然雞蛋、水分子、正負電子都具有無窮層次,但它們 之間仍然是有層次階梯結構差別的。結合從銀河系到基本粒子的粗略物質層次現狀,我們看到這實際上似乎等於是簡述了某種結論:宇宙物質層次是無窮階梯律。從 自然選擇角度看,某事物之所以能區別於它事物,該事物除了要儘量保留其固有特徵外,運動中往往還將會使自己顯得與眾不同。從辯證角度看,矛盾充滿了整個宇 宙,且矛盾的發展在一般情況下是不平衡性的,也就是說,不平衡現象乃是普遍現象。因此,如果物質層次不是階梯律的話,則這就將會與矛盾不平衡結論不相符; 如果階梯律不普遍的話,則這就會跟矛盾的普遍現象不相符。從而,物質層次只能是階梯的和普遍的,又因為物質層次是無限的,所以,「物質無限可分」的結論是 成立的。

    解讀:這是一個悖論證明。即既然是用「矛盾」、「辯證
」來證明單獨的「有限」是錯的,單獨的「無限」才正確,那麼單獨的無限或不平衡就是無限,就等價於矛 盾、辯證了嗎?哲學上,有限和無限合起來才夠成矛盾、辯證的;一分為二是既有可分,也含有不可分;這可類似數學上用實部加虛部的複數計算來解決。其次,物 體與物質的概念是不對等的,物體類似實數,而物質類似複數。含有不對易的實部和虛部。


    C、證明者之三:分子層次、原子層次、基本粒子層次等都不過是物質結構無窮多層次的某部分,這些層次以下一定還有許多未知物質層次,而每一層次都對應著不 同的物質屬性,所以物質屬性應該具有無限多種。正是因為物質結構具有無限多層次,物質屬性具有無限多種等各種原因,所以這才給人類帶來了徹底認知自然的巨 大困難,如果不想主觀臆斷的話,客觀點說則人類將永遠無法徹底認識自然。證明是,如果某時刻後人類已經徹底認識自然,這即表明自那一時刻起的任意自然現象 都僅僅只包含必然因素而不再包含某種偶然因素,這實際上是不可能的。當然,「人類永遠無法徹底認識自然」的結論並不僅僅只能由「物質無限可分」的結論推 出;由於人類無法徹底認識自然,所以當前和今後人類與自然斗爭征程中的任何一個集體或個人,都將必然會面臨無窮多的難以預知、難以累計的失敗和勝利,這其 中必然包括人們意料內外的無窮多不如意、甚至慘敗,無窮多如願以償和不知來由的驚喜!!

    解讀:這是一種哲學證明。按「停戰」協議者定義,哲學不是自然科學
,本可不解讀,但也可看出堅信單獨的實數物質無限可分哲學,是既「矛盾」、「辯證」,也是主觀臆斷、不可知論的哲學。


    D、證明者之四:舉「一尺之錘,日取之半,萬世不竭」證明物質無限可分,證明已簡化到,在討論微觀世界的物理學時,是已把尺度產生的外延破缺和實驗圖像與 客體世界內斂破缺兩者捆紮在一起的意思,如總稱為物理學的破缺,那麼實際還是內斂破缺。例如在線度問題上,牛頓物理學在宏觀低速運動的物質世界,是一統天 下,任何一個物理量都存在一個永恆的內斂極限,其實只是測量之值。所以牛頓物理學的內斂破缺,自然存在於一切宏觀低速的物理世界。而在微觀世界,由於牛頓 物理學鞭長莫及,外延破缺,這就更加深了牛頓物理學的內斂破缺。數學圖解類似,1是有內斂破缺的,而值1只是整數1與全部內斂極值之和的統計結果而已。任 何整數N均是N個整數1之和,可見任何整數N都有內斂破缺。同理可以證明,小數有小數的內斂破缺,有理數有有理數的內斂破缺,無理數有無理數的內斂破缺, 如 1.414213…是一個無理數,很明顯它有內斂極限,而1.414或 1.4142或其他等等都可以看作是的測量之值,可以是它的近似度。這個例子說明內斂極限的級別。又如π=3.141592…同樣有不同級別的內斂極限。 而我們平時所使用的π值只是不同精度的測量值。同理或等等都是如此,任何數都有自己的內斂破缺;內斂破缺是宇宙萬物的基本屬性,也是物理學的基本屬性,也 是一切數的基本屬性。

    解讀:這個貌似數理的證明雖隱晦,其科學的本質仍類似單獨的實數物
質無限可分論,只表明與證明者的數學、物理專業知識水準是相稱的。


    弦論走到了龐加萊猜想,是得惠於「物質無限可分」的數理形式本體論
,它能讓思想不斷有創新,今年不同於昨年,明天不同於今天。

                         參考文獻


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稱破缺,華東工學院學報,1986(2);
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[5]王德奎,解讀《時間簡史》,天津古籍出版社 ,2003年9月;
[6]薛曉舟,量子真空物理導引,科學出版社,2005年8月;
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[8]傾聽「大爆炸」的迴響
,科學隨想·傳紅專欄(57)
[9]弦論相關參考資料
[10]string theory

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