評陳蜀喬引力及量子真空圖像
----21世紀新弦學概論(6)
朱科秋
摘要:陳蜀喬說他的理論和超弦/M理論都在朝統一四種力場的目標努力,但理論都未完善,且不可避免地要把這兩種理論進行比對。其實,這兩種理論只是分工不同:超弦/M理論是在往前沖,陳蜀喬的理論是在作超弦/M理論的回采。
關鍵詞:模具量子力學 形變 三旋
一、前沿弦膜圈說手冊大全叢書的意義
量子中國的目標是,我們需要有自己的源頭,即使科學沒有國界,知識屬于全人類。因為具體到實踐,是分成東學西漸和西學東漸兩個方面的。沒有基礎和前沿領域的原始創新,科技創新就沒有根基。原始創新是民族發展的不竭動力,是支持國家崛起的筋骨。但原始創新不僅僅是引進、消化、吸收,也不等同于集成創新。科技發展決定著未來,國家要真正強大,必須要有強大的科技,有眾多高水平人才,這是國家發展的力量所在、后勁所在。科技不僅是知識和技能,更是一種文化、一種精神。科學對每個人來說都是平等的、開放的。解放思想、實事求是、勇于探索、追求真理,這是科學技術與生俱來的稟性。這使得科學需要理性,任何人身攻擊是不被接受的,當然也需要獨立自由地調查、質疑、思考以及去猜想未曾被想到過的事物,勇于挑戰。但一位多年從事科技外交的科技管理者也告訴人們:"科學是貴族的游戲。"他說的實情是:若從事科學創新活動,前提是不能有衣食住行之憂。我國創新狀態并不盡如人意,從事科學活動的個體、機構乃至大部隊,大多處于謀生階段,圓夢之旅剛剛起程。
這位管理者也許只說對了一半:要錢。專業科學家要吃飯,要養家糊口,就要有人發工資,有人買單;出外視察有人接待。他們說得很貼切的一句話:"有一分錢,做一分錢的買賣"。即僅是個人的學術愿望,沒有人買單,成敗自相知。但量子中國也還隱藏有另一個事實,不給錢,也有人玩"科學的游戲"。因為新中國解放后帶來的變化,使許多窮人家孩子也能讀中學,上大學。即使命運和能力不如專業科學家,也是國家的主人。只要有國家統編的中學、大學數理化教材知識,業余愛好者也能繼學思考自然科學基礎和前沿領域的原始創新問題。
有人把東學西漸的科學說成是"整體論"的,把西學東漸的科學說成是"還原論"的,從而挑起斗爭。多年講授東西方哲學的劉月生教授反對這一說法,他說西方科學也有整體論。這兩種整體論的區別是,東方的整體論是"生成論"的,西方的整體論是"構成論"的。但接下來他不知道如何更好地定位生成論和構成論。其實這里的生成論,類似自然全息實驗的方法,可以用類圈模具來標示。構成論類似實驗室里實驗的方法,可以用類點模具來標示。
理論物理學本質是實驗科學。西方科學家從1864年麥克斯韋統一電和磁,提出電磁波的假設開始,到今天以QCD實驗為基礎提出弦膜圈的假設,從客觀、務實說,是一種國際的走向。而量子中國上世紀五六十年代,由于日本物理學家坂田昌一的"基本粒子觀對話",引導了對西方哥本哈根學派"點模型"的大批判。借助這股潮流我們也印發了《基本粒子結構不是類點體而是類圈體》的論文。說實話,這不是來源實驗室里實驗的方法,而是得來于自然全息實驗的方法。如果把國內無論專業還是業余都無法擁有的大型強子對撞機類似的實驗室里實驗的方法,降格為低能的宏觀手操作的實驗室里實驗的方法,類圈體的自旋可"構成論"為三旋和"62種自旋態+各種平動",以及若干種費曼圖類型。這種操作把自旋分為三種:
面旋--類圈體繞垂直于圈面的中心軸線旋轉;
體旋--類圈體繞圈面內的任一軸線旋轉;
線旋--類圈體繞體內環圈中心線的旋轉。
這就是量子中國QCD自己源頭的創新。對于這個不同于西方的自己源頭本土的弦膜圈的假設,吳新忠博士說:"三旋在宏觀世界是普遍存在的,不會引起大問題";但量子三旋還沒有按照真正量子化的主流派的成熟科學的框架術語,表達構造分析力學形式的轉動算符、拉格朗日量、哈密頓量與波函數純態等數學思想。但如果把這說成是不能進高能實驗室里實驗的玩"科學的游戲",那么電子工業出版社2010年7月出版的陳蜀喬先生約56萬字的《引力場及量子場的真空動力學圖像》一書,是一部承前啟后有數學深度接軌東西方弦膜圈假設的著作。現在選為《科學前沿弦膜圈說手冊大全》叢書參考書之一,以解大家的心結。因此該書的出現使我們感到非常高興,也從心底歡呼這顆北京相對論研究聯誼會升起的新星。
我們不認識陳蜀喬先生,買到他的這本書也屬偶然。能搜索到的一條信息是:陳蜀喬,1964年生,現為云南工業大學交通學院工程師,1986年畢業于云南工業大學。2002年由云南科技出版社出版有他著述的《超大統一場流形理論》一書,該書包括時空流形、一維量子波流形、三維量子波流形、輕子、光子、弱力場、強子結構等章節內容。從這些可看出他的初次工作學歷并不是名牌大學,當時他也僅38歲,但著書的內容已屬科學前沿,說明他的學習是很刻苦的。而說他是北京相對論研究聯誼會的成員,依據的是2003年8月18日,網上秋浦先生記北京相對論研究聯誼會首屆年會的報道。
北京相對論研究聯誼會首屆年會于2003年8月16日在中國科學院研究生院第三公寓二樓餐廳隆重舉行,有來自加拿大和中國24個省、市、自治區近70名代表集聚,題為《探索----北京相對論研究聯誼會首屆年會論文集(甲種本)》以在美國注冊的《格物》雜志總第三期形式同時發行。這本文集發表了90位作者的132篇論文。會議由北京相對論研究聯誼會秘書長、首都師范大學物理學教授、盧鶴紱格物研究所研究員王德云先生主持。北京相對論研究聯誼會會長、中國科學院高能物理研究所原《現代物理知識》雜志主編、盧鶴紱格物研究所研究員、盧鶴紱格物研究所北京工作部主任吳水清先生做成立一年的工作報告。云南大學張一方教授的《電磁場的等價原理和電磁廣義相對論》、新疆師范大學物理系韓鋒教授的《中微子非零靜質量和超光速粒子存在的可能性》等報告受到了廣泛贊揚。從公布的這次《年會論文目次》中,可查到::"92、超大統一場論圖譜,陳蜀喬(23)"的字樣,說明陳蜀喬先生已投身于北京相對論研究聯誼會的活動。他的情況,與他同在云南工作的著名聯誼會科學家張一方教授是很了解的。
第一批選入《科學前沿弦膜圈說手冊大全》叢書參考書目的是六本:
[1]王德奎,三旋理論初探,四川科學技術出版社,2002年5月;
[2]孔少峰、王德奎,求衡論---龐加萊猜想應用,四川科學技術出版社,2007年9月;
[3]陳蜀喬,引力場及量子場的真空動力學圖像,電子工業出版社,2010年7月;
[4]薛曉舟,量子真空物理導引,科學出版社,2005年8月;
[5]龐小峰,非線性量子力學,電子工業出版社,2009年7月;
[6][英]羅杰彭羅斯,通往實在之路,湖南科學技術出版社,王文浩譯,2008年6月。
以上前兩部是從三旋坐標與三角坐標圖像的分割出發,后四部是給予數學補充和內容完善。分割出三旋坐標之所以成為一個學術孤島,是因為它并沒有一個和三角坐標唯一接軌的正確答案。例如對類圈體量子自旋的圖像進行詢問,連專家知道的人也極少。因此人們希望能開發出一種與理解三角坐標方式類似的接軌圖像的弦膜圈說量子力學大全。為達到這一目的,我們建議編輯《科學前沿弦膜圈說手冊大全》叢書,其中的圖像模具和數學從三旋坐標與三角坐標兩個方面進行分割,以實現創新與守舊的平衡。首先以三旋坐標為標準進行分割,按照與三旋坐標的不同來確定科學前沿的邊界。另外,以三角坐標已經通過的程式化量子力學數學方程的標準件原則,對弦膜圈說量子力學進行數學接軌。
科學殿堂外的人要編輯《科學前沿弦膜圈說手冊大全》談何容易。但這是自三旋理論誕生已經堅持了50多年的信念。如中科院理論物理所著名超弦理論家朱傳界教授,在《寫在"2006年國際弦理論會議"前夜》的文章所說:"弦理論在中國,在超弦的第一、第二次革命,以及隨后的快速發展中,中國都未能在國際上起到應有的作用。我們在研究的整體水平上,與國際、與周邊國家如印度、日本、韓國,甚至和我國臺灣地區相比都有一定的差距"。當然新中國成立六十多年,特別是改革開放三十多年來,也取得了一批具有世界先進水平的科研成果。但這種明顯差距已影響到我國的網絡論壇社區,因為當我們打開較能自我學術展示的各種各式科學前沿的創新與應用的論壇社區時,馬上就能看到各種各式分散的在相對論和量子理論領域中被視為挑戰的各自為陣的創新與應用,因此很難跟蹤實現對他們的連續進展的識別與對話。大多數人把它看成是一種喜人的現象,所以在一些報刊雜志上發表或宣傳也無難度,但對國際科學前沿主流的承認來說,卻是個難以解決的核心問題。
那為什么不出版一本中文版的《科學前沿弦膜圈說手冊大全》呢?例如湖南科技出版社2008年出版的英國著名科學彭羅斯的《通往實在之路》一書,就類似一本西方的"弦膜圈說手冊大全"。彭羅斯把自然科學的與時俱進或分類學,從古到今整理出32個知識階梯----這是人類發展的科學長桿標尺。也許彭羅斯整理得還不完全,甚至有錯的,但人們還可以繼續完善和編寫。所以,《科學前沿弦膜圈說手冊大全》類似孔子寫"春秋",也許是鑄造中華文化的傳統之"道"一樣,可以通過它闡述自然科學,物質是對稱連環之道,數學是承前啟后之道,實證是跟進未來之道。讓不分科學殿堂內外的人,在學習或創新時,都能看清自己所占階梯的位置。所以,陳一文先生首先建議《山風工作室》辦起"弦膜圈說專欄"。在其發表的《科學前沿弦膜圈說》網絡專欄公告中也說:辦"弦膜圈說專欄",在于"統",和而不同,和而相長。這就是從東西方各自的優良的傳統科學文化出發,來搞科學前沿弦膜圈說的創新,而不對罵、對立、對抗、分裂,把大家納入好全球合作、全球應對的軌道。
從前面的書目可以看出,《科學前沿弦膜圈說手冊大全》叢書的編輯方法,是采用三旋坐標和三角坐標圖像分割與接軌的建構,可將科學前沿傳統的創新與應用效率提高。因為類似當醫生,學醫治病,是有一定的程式和標準件的,不然何以從醫?當然局外人可以不管,但由于有這些程式和標準件,也能懂一些常識一樣,玩"科學游戲"從自然全息來說,位移與旋轉的分割是最常識性思維用的圖像。當然它的初等知識,還不能告訴類似大型強子對撞機產生的每個圖像或波形的邊界在哪里?但從位移引申的類點平動伸縮,到建立的三角坐標;從旋轉引申的類圈對稱循環,到建立的三旋坐標,這類分割、使用、聯系并通過數學程式化及標準件,進行的匹配和排除,已取得很大的進展,但積淀的這些程式化及標準件的數學、圖像、模型、模具,大多是分散的,缺環多,學習效率低,且占用資源巨大。
由陳蜀喬先生出版的《引力場及量子場的真空動力學圖像》一書(以下簡稱稱《圖像》,或陳蜀喬理論),雖然和其他傳統研究者一樣,也都采取了類點和類球體大致相同的辦法,但陳蜀喬與他們不同的是:很多人的初衷只是為獨創,而找與主流科學前沿弦膜圈說相區別的最適合圖像。他們的普及率雖高,而前進的運算和接軌的缺環更大。而陳蜀喬對解決類圈和類點粒子模型的接軌,卻能提供啟示和套數,可將科學的東學西漸與西學東漸的聚焦極大提高。因為陳蜀喬是考慮到了34種之多的量子場論、量子力學、粒子物理學、相對論等教科書或參考書的積淀,可以用較精致的圖像進行更多元的數學對接。雖然存在不少還需完成的地方,但陳蜀喬理論仍然算是有一種能找到的最完整對接的方法。即使在科學前沿弦膜圈說圖像分割領域也許還有很多種新的方法,不好說陳蜀喬理論會讓整個科學前沿發生變革。但應該肯定的是陳蜀喬理論非常有趣,可以將其作為一個出發點,通過與本土源頭弦膜圈三旋模式的匹配,還能夠實現對自然科學其他一些領域的相似問題的數學建模。
二、層林盡染模具量子力學的套數啟示
以人為對象的社會科學,不需要拿人作模具,因為自己就生在其中,很多事情一說就明白。光子、電子、引力子、夸克;電荷、光速、重子數、輕子數、同位旋、味道、顏色等等微觀世界,早有數學模型統一描述,但我國北京有物理學家講,即使世界著名的量子論專家也還說,沒有一個人真正懂得了量子論。可見統一微觀的模具量子力學探索是一個方向。
1、撲面而來的模具量子力學
朱傳界教授所說的今天科學前沿快速發展中,在國際上起到方向作用的弦論、膜論、圈論,本質是一種模具量子力學,但國內有不少學者卻說見到就"惡心"。分析原因,一是介紹到我國來的和國內教科書所教的東西缺環太大,二是介紹的僅為簡單的圖像和過深的數學模型,不是模具。打開陳蜀喬先生的《圖像》一書,至始至終撲面而來的,是說明量子場論基本概念的配有大量的盡可能利用的圖像。并且這不是直接以西方弦膜圈說的簡單圖像來開篇。陳蜀喬是以小方體及其組裝的十字架,作測量時空標尺的模具,加上添設讀者能夠理解和閱讀的一些假設,再和傳統的量子場論、量子力學、粒子物理學、相對論等教科書中的數學標準件、程式聯系起來,達到了與西方弦膜圈說一致的接軌目的,這即使是對理論物理學工作者,也有很好的啟發和借鑒作用;是為物理學研究提供了一個新的視角。
例如周世勛教授編的《量子力學教程》,張一方教授出版的《粒子物理和相對論的新探索》,通篇是微積分方程一類的數學模型,圖像較少,也是好書。但陳蜀喬的《圖像》比它們要好學一些,然而這僅僅是一種探索。那么何謂"模具"?模具和模型的分野是,粒子物理并不靠實驗就能看清粒子個體內部的圖像,而是靠實驗提供大量的數據和波形,這就出現模具和模型的分野。一種內部含有自身推導規則的純數學演算能撮合它,這是數學模型;一種近似的實物模具自身包含的物理規則能作一些撮合的,這是模具模型。可見模型比模具的范圍大,但較直觀的模具物理幾何規則,并不同于數式的演算規則。那么模具量子力學從何而起呢?
1、在奧斯特和菲涅耳等人對電和磁感應問題的實驗研究啟發下,1820年安培提出磁性起源假說認為:在組成物體的物質微粒內部,存在著環形電流,這種環形分子電流使每個物質微粒都成為一個微小磁體。這是量子圈態模型模具的第一次定位。1832至1852年法拉第從電磁感應實驗和與流體力學中的流場類比的直觀研究出發,提出電場和磁場是由力的線和力的管子組成的概念。這是世界上量子弦線的桿線弦、管線弦模型模具的第一次提出。1864年麥克斯韋把安培的分子電環發展為電圈和磁圈兩種不同的圈態,圈套圈交換組裝成法拉第的力線,來解釋電磁場的傳播:變化的電場產生磁場和變化的磁場產生電場。這是世界上量子圈鏈模型模具的第一次提出。但這僅是個單鏈式的模具。早在1832年,麥克斯韋發表的《論法拉第的力線》論文借助流體力學方程,就把力線寫成矢量微分方程。到1864年他發表的電磁場運動方程,數學公式已相當完善,這是用無形的位移電流激發磁流圈自旋與運動,作電流和電場區別的圖像。因此1864年是開啟模具量子力學的元年,實驗、理論合一不斷到至今。
2)麥克斯韋僅是單鏈和非生命物質的模具,到1953年華生和克里克提出基因雙螺旋結構DNA模具,這是世界上雙鏈式物質模具的第一次提出,且是生命物質。受此啟發,上世紀80年代,三旋理論把麥克斯韋的單鏈發展為雙鏈的圈態編碼,能產生連續的孤波和半自旋,定名為孤子演示鏈,因此能投射量子的波粒二象性和費米子的半自旋等。1996年延邊大學學報發表《模擬DNA雙螺旋結構的機械孤立子波》,這是圈態模具第一次統一生命與非生命物質圖像的嘗試,也是建立有背景和無背景引力場及量子場統一圖像的真空動力學的嘗試。
2、以太粒子和點模型疑難
類似陳蜀喬的光子力線結構簡化圖,可由球簡化為一維弦再簡化為點的合符龐加萊猜想操作,我國科學殿堂內外很多人都熱衷于以太粒子創新,但都不及陳蜀喬《圖像》的細化和工程完整。一旦和他們認真,就推說僅是在玩科學,并不想以此終生搞專業。再說模具相對數學模型僅是一種可觀感的平臺,模具的名稱和樣式可以不同,但在有背景空間和無背景空間上三旋能搭建統一,這有龐加萊猜想證明的數學結論:不是球面,就是環面。弦論學家和圈量子引力學家之間,爭論的有無背景空間問題,實質是各自都還沒有弄明白閉弦的自旋存在三旋。而麥克斯韋在1864年寫圈套圈的電磁場方程的時候,也沒有明白他已經進入三旋。
1)因為麥克斯韋用圈套圈感應說明電磁波傳播,已不需要傳播聲音類似的媒介以太。所謂"麥克斯韋大廈是建立在電磁以太上的",是帶錯了高帽。陳蜀喬說:"空間、真空和以太這三者,不過是同一物理存在的三個不同名稱"。即類似孤子演示鏈模擬真空結構,空間、真空和以太已同一。把麥克斯韋和以太混淆,一是支持麥克斯韋并是他親密朋友的菲涅耳,是光波動說實驗大師,他堅持光的以太介質說,人們把麥克斯韋和他的理論攪在一起。二是至今人們也沒有明白圈套圈的電磁波包含線旋。三是有或無背景的真空場,空、實都要以圈態作基礎。陳蜀喬說:輕子質量荷的"點"結構和"環"結構,都是為了理論簡化和描述方便所采用的簡化模型,相對于"點"而言,"線"結構更為高級。這里陳蜀喬沒有提三旋,一是他還不清楚;其次他是用位移推證圈態r0≤r≤R形變,不是麥克斯韋的圈態旋轉推證位移。
2)張崇安先生提出空實二源論,說明空與實是萬物之源,是對的。但空與實具體到真空場的有或無背景空間的基元圖像是什么?傳統的量子場論,粒子物理、以太或太極子說,一般是暗指固態或液態的點或球模型。陳蜀喬說,空穴本身沒有維度結構,但以空穴為中心點的圈結構卻很穩定。由此陳蜀喬《圖像》對空實二源論的處理是很好的。例如書中電子產生圖 10-2-1 ,因為有空實二源,圖方塊積木群中,A塊受到激發,從原位置中脫出至C時,就形成游離態的A塊,構成激發態。在A原位置出現一個空穴方塊,形成輕子場負電子。在C處多處的A塊,擠壓周圍的真空場形成反輕子場正電子。接著要用空、實環胎作背景區分。
3)再論張崇安的粒群波,他說用類似天空中飛行的行雁、機關槍打出的子彈列、放學出校門的學生隊列等模具,可推出量子力學波動方程,以及密集度、質量、能量、邊界等物理量描述。他定義宏觀波粒二象性,波長為相鄰兩個群間距,頻率為單位時間通過某空間界面的群數,波速為群列相對于某參照系的前行速度。還說這與介質波不同,粒群波的波動是近同群在某個空間位置更替的結果,而介質波波動是介質沿平衡位置往復振動的結果。粒群波波速多呈現為矢量,介質波波速多呈現為標量。粒群波的能量具有分立性,而介質波連貫性較強。他給出了幾個類似的量子力學方程,但他沒有像陳蜀喬那樣,具體到每種輕子、介子、重子,如光子、電子、引力子、夸克上試試。如果張崇安拿統一有或無背景空間的孤子演示鏈模具,用鏈圈映射宏觀的行雁、子彈,學生的確定性,再轉換對應微觀粒子概念的不確定性,就沒有混淆之嫌;也不用雙縫實驗去區分。把行雁、子彈,學生代換映射進真空孤子演示鏈,類似費曼圖中入射的初態粒子,至于末態粒子已交給真正的量子波動方程。孤子演示鏈模具模擬粒群波,自然連貫且分立性分明,推算其他物理量也好說。把粒子硬說成波是受傳統數學模型的影響,但數學是有缺環的。例如拓撲論數學,圖像不能撕裂和粘貼;但弦論的模具,一根弦線可隨便斷開,隨便接長或變為圈。兩者混用,模具的弦論與數學的圈論之間就爭吵有無背景。三旋是它們中自主創新的數學,圈態線旋理解弦的斷開、接合,很自然。
3、用三旋解讀陳蜀喬理論
陳蜀喬說,他的理論和超弦/M理論都在朝統一四種力場的目標努力,但理論都未完善,且不可避免地要把這兩種理論進行比對。其實這兩種理論只是分工不同:超弦/M理論是在往前沖,陳蜀喬的理論是在作超弦/M理論的回采。兩者理論的未完善,都因未找到三旋理論。
1)三旋本身是一種量子論,但并不意味著是單個粒子(球、膜、弦狀或圈態)或單種作用,而是通過類圈體的不同自旋編碼表示整個粒子譜系列及諸種作用的統一。這是它開篇建立的三條公設就昭示世人的。這是在不改動歐幾里德對點的定義的情況下再補充的三條公設:(1)圈與點并存且相互依存。(2)圈比點更基本。(3)物質存在有向自己內部作運動的空間屬性。三旋向物質自己內部空間作運動,既是指線旋,也是時空的自然彎曲,所以能統一量子論和相對論。其次三旋開發的孤子演示鏈,也可解決引力場不能量子化的矛盾:引力場時空沒有斷裂是連續的。孤子演示鏈可視為質量鏈和粒子鏈編碼的雙鏈孤波模具,從模擬初態粒子到未態粒子,運動是一個完整的曲面過程,類似在發射一束輻射脈沖粒子。其自旋需要2對圈子,類似含引力子。再用單個類圈體作三旋矢量分析,結合流體實驗可證明湍流存在。
2)如陳書191頁圖 7-2-2 是一個水平放置的環胎,在中心點0作三角坐標x,y,z軸,方向指向胎中心外,為正向位移。x軸與環胎最外側交于01點,001為環胎外圍半徑長R。過01點作垂直于x軸的平面A。以0點為圓心以R為半徑作球面C,平面A與環胎和球面都同點相切。把x,y,z軸從0點移到01點。y,z軸在面A內的指向,可用來標示環胎面旋、體旋、線旋等三旋矢量。即y是面旋的矢量,z同時是體旋、線旋的矢量。體旋是沿球面C的向外運動。線旋則是沿環胎本身柱面作類似向物質自己內部的運動。這種奇特是點內和點外空間的分野,體現了太極和龐加萊思想的"其小無內,其大無外"。從這種三旋坐標與三角坐標的分割到結合,可看出它們各自的不同。這種各自發展空間的分工與合作,三角坐標是各向同性的。而三旋坐標是各向異性,沒考慮x方向的位移。此區別是產生時空背景和湍流的由來:
3)先說湍流。《求衡論》書中從323頁"湍流和同步輻射系綜"開始就推證湍流:設放大環胎為極大的圓環,設原先過01點的線旋圓面為B,它和面A及y軸也垂直。由于原先的環胎柱面變似直線的圓柱面;把過01點的三旋矢量坐標移到面B內線旋的各能級的同心圓上,那么z方向的線旋和體旋消失,而y方向也存在向自己內部運動的體旋,只不過線旋和體旋在新點已經合一,原y方向的面旋變成原x方向的位移。由此會出現陣發間歇的湍流效應。
4)書《三旋理論初探》從354頁開始講"自旋磁陀螺之謎":把垂直的條形磁鐵上、中、下作水平直線aa′、00′、bb′,分別代表條形磁鐵整個磁力線圈發生面旋,所成球體的北半球剖面、赤道剖面和南半球剖面。把環胎和球面C的赤道00′處的切面A,分別移到aa′和bb′,由于它們都與所在球面的半徑垂直,由此兩個新切面與00′就會成銳角。這種傾斜方向說明為什么從開始設的無背景空間會產生有背景空間?因為垂直移動條形磁鐵,磁力作用對磁陀螺竟然同性相吸,異性相斥;陀螺自轉方向改變時其公轉方向也改變。這可聯系自轉相同的地球,南北半球圍繞空洞流動的漩渦旋轉方向的不同。陳蜀喬理論就難作此區別。
5)陳蜀喬說,類似裝滿水的洗澡盆,當把底部木塞突然拔掉出現空洞,會形成一個圍繞空洞匯聚流動的漩渦。于是周圍的小的場基本單元就會自旋匯聚填充這個空穴。這種效應就產生電子。把激發態場基本單元對周圍所造成的整個形變區域定義為電子內稟空間;所產生的整體的效應稱為電子,即具有"自旋"、"匯"的結構。又說拉伸為正空間,壓縮為反空間。一個點及其鄰域場構成一個量子場,因而每一點對應一個量子場(圈)。量子場是一個有鄰域的點(類圈體),量子場可簡化為一個點(圈)。所有的場源自于點。一個點發生移動,產生一個鄰域場(圈)包含4種場:弱力場和強場是微觀的鄰域場,小于10-13cm。而電場和引力線構成的鄰域場,則充滿整個真空場。可見環胎是有鄰域的點,實際是他全書模具的套數。
6)陳蜀喬開篇也提出了類似三旋理論三條公設的四條基本假設,著眼點就在三旋坐標放棄的那個三角坐標x軸向的位移、形變、應變上;有鄰域的點可以和微積分運算掛鉤。按此他的真空場理論四條基本假設,可整理簡化為:(1)類似普朗克尺度為真空場基本單元。(2)維度指向由應變確定。(3)基本單元形變存在拉伸和壓縮極限。(4)形變會降低其傳播能力。
7)陳蜀喬的第四條傳播能力降低類似三旋理論第三條公設,是一種轉折,都含有能使時空彎曲的意思。陳蜀喬的四條假設從圖 10-2-1 的維度方塊,引出了位移、形變、躍遷、空穴、源、匯、有鄰域的點、拉伸、壓縮、內稟空間、應變、彈性、塑性、硬化、撕裂,等等。
三、數學承前啟后接軌弦圈的完整景觀
高能物理是實驗科學,哈密頓形式、拉格朗日形式、薛定諤繪景、海森堡繪景、費曼路徑積分、厄米算符,洛倫茲變換、動量表象、時空標架、張量變換、協變導數、正則量子化,等等數學程式、標準件都是實驗的積淀,外人看來是清談,但從找出妨礙實現實驗目標的約束條件,并對它進行消除的系統改善方法來說,能否處理得承前啟后,是看你專業不專業?
1、自旋荷
鄒鵬程先生是四川大學教《量子力學》的老教授,早已退休。2003年他在四川鹽亭縣科協主席胡彬先生及其朋友的帶領下,來到筆者家。這是《三旋理論初探》出版后的第二年。鄒先生1989年由高等教育出版社出版過他編的《量子力學》教材。胡彬請他來,是想讓他與筆者交流。鄒教授聽完筆者對三旋理論的簡介,他只問了一句話:"你懂量子自旋嗎?"他的言下之意,是問費米子不同于玻色子的半整數自旋的模具如何表達?加之量子信息學自旋對量子力學自旋的沖擊和糾纏,這也許是我國所有教量子力學的老師的一塊心病。三旋理論是專門應對,研究了40多年,在雜志發表過數十篇論文,卻被置若罔聞,叫人如何回答?
筆者默默拿出孤子演示鏈,給鄒教授反復演示了幾遍,每個圈子(粒子)都是半整數自旋,從初態粒子到末態粒子雙鏈演示了鐵圈的落下過程,和彭羅斯《通往實在之路》書中圖23-1的電子圖像的"之"運動路線投影完全相似;而電子運動一般被數學"退化"處理成直線。最后筆者送給鄒教授一本《三旋理論初探》,他們也默默地離開了,以后也沒有再聽到鄒教授的回音。筆者另外一位朋友吳新忠博士2011年算是有一種回音:"三旋的量子模型可以根據量子力學中轉動算符與自旋的研究成果重新構造,建議研讀倪光炯、陳蘇卿的《高等量子力學》(復旦大學出版社,2000年3月),這是從自旋開始講述量子力學的。其實,如果把三旋的分析力學表示搞出來,再把轉動算符引進去,三旋的量子模型就有了"。
1)倪光炯、陳蘇卿的《高等量子力學》和鄒鵬程的《量子力學》也許并沒有什么不同,都是對西方量子力學傳統自旋數學的承前啟后,倒是我們中國的新秀陳蜀喬的《圖像》還有創意,他搞出的轉動算符,其模具能被三旋的量子力學所理解。筆者喜歡陳蜀喬的《圖像》。雖然有人說,業余跋涉量子力學是笨蛋:自己拿錢搞科研,做出成果寫成書還與錢捆綁送人,聰明人不做這種賺錢的事不干的反常的愚蠢事。但陳蜀喬的回采確讓人愉悅。陳蜀喬說:自旋光子的環胎結構簡化為一個圓環,可以更方便地討論輕子的自旋:自旋量子波只有一半電力線存在于空穴球之外,對于實驗來說自旋角動量S=(1/2)×(h/2π)。式中h為普朗克常數。
普朗克常數在陳蜀喬理論中還有著非常明確的物理意義,就是光子總的形變量。真空中某一點發生一維位移,使得該點鄰域發生形變構成場,該場總形變量也為h。
2)實際陳蜀喬把費米子的半整數自旋,是映射變換為類似長度的計量。因為他的具體推證是從形變來的:真空具有顆粒結構,這和連續介質不同。用球坐標系討論電子形成,電子完整的電力線包含內稟空間部分和內稟空間之外的電力線。緣于是真空丟失一基本單元,這種極度彎曲使真空場沿半徑r方向達到壓縮極限時,仍不能滿足彎曲的曲率,于是真空便產生間隙。設這種間隙球面的半徑為r0。設r為自旋粒子中心點轉動傳播的平均半徑。這種間隙使電子具有纖維化的結構,稱為動量線生成區,0≤r0≤r。因為真空場填補這部分,指向空穴方向的維度就會向空穴方向發生一個微小的移動量,和其緊密相連的基本單元的這個方向的維度也會向后移動一個小量,這樣一直持續下去,會延伸至無窮遠,就在這個方向形成正電力線。對于反電子情況正好相反。設R為電子內稟空間球殼的半徑,r0≤r≤R,為動量線區。從測量方面考慮,我們不能進入內稟空間由里向外進行測量,但外側是可觀測的。由里至外,靠輕子中心內側只是輕子的中心點基本單元,是質量點,是微小的球體,無電力線存在。這樣,自旋量子波只有一半電力線存在于空穴之外,對于實驗來說自旋角動量S=(1/2)×(h/2π)。
3)自旋的擴展如果只局限在以上基本單元的形變,那么其數學形式就難以保持和現代經典量子場論、弦論、膜論的基本一致,所以陳蜀喬引進了彈性膜的圖像。陳蜀喬說,以輪胎(環面)的模具來演示群論、同位旋、強子等的定域規范不變性和局域規范不變性,這意味著U(1)局域對稱性、SU(2)局域對稱性和SU(3)局域對稱性,仍源自背景真空場具有彈性:每一種局域對稱性對應一種彈性膜,單一量子場中每一種獨立的場應變矩陣,不同的組合,構成量子場的一個獨立的自由度。單參數的定域規范變換形成U(1)阿貝爾群,推廣到具有更高對稱性的SU(n)群,它有n2-1個參數,是非阿貝爾群。弱電統一規范場采用SU(2)×U(1)群,其中SU(2)是弱同位旋群,U(1)是弱超荷群。uds三種不同味的夸克視為SU(3)群的三個基底,SUc(3)是顏色的對稱性,為一種定域對稱性。可見這已明晰地歸順標準模型的量子數學形式。
3)然而用三旋數學來解讀并不難。群論聯系對稱性與對稱性定義自旋及三旋操作,三旋理論的書都在為揭示U(1)、SU(2)、SU(3)、SU(2)×U(1)、SU(n)、SUc(3)群等運用的面紗。陳蜀喬對局域對稱性、整體對稱性等的定義,三旋類圈體上的轉座子更似它們模具的量身定做。
2、質量荷
運用模具和數學,理論和實驗總有不完善和顯邏輯矛盾的地方。這可用同類多種模具相互補充,如類圈體除孤子演示鏈外還有九連環套等模具,說明粒子結耦、解耦與波形、能量關系。而陳蜀喬的測量協變原理,也是為解答光速不變原理;他的應變協調方程,也類此。
1)質量起源是粒子物理公認的難題,用應變協調方程研究形變未致破裂到斷裂,是因陳蜀喬和弦論并不一致:弦論質量立足于弦振動,振動大能量大質量就大,反之相反。陳蜀喬立足于傳播形變,彈性達到極限是塑性。他說質量荷是塑性變形,未分裂前形狀可簡化為一個小圓環。以波的形式存在。發生維度分裂,形狀是開弦,但仍滿足公式pλ=h永遠成立。即強子結構分為兩部分,強子開弦被視為無靜止質量弦,強子的總靜止質量歸并在閉弦上。
2)陳蜀喬又說,弱作用結果的分裂類似一個液滴分裂為兩個液滴,導致質量空間改變,發生對稱破缺獲得質量。這與三旋理論質量譜公式,得出的撕裂產生質量或物質的結論相似。質量譜公式來源于宇宙大爆炸的時空撕裂;而陳蜀喬的分析是:彈性場沒有質量也就沒有慣性可言,振動不會停下來。而形變達到極限失去彈性變為塑性,是一個"硬"小塊。應變場波以球面波向中心會聚,并繞中心軸沿一極小圓環傳播,把圓環近似看成一個點,球面波動方程表述了質量效應。即質量環在時空中運動構成一個柱面,這可把長度為R的動量線的質量歸并在長度為Δl的塑性形變,R≥Δl,可以把輕子動量線簡化為長為l=eΔl的單根力線的塑性形變,這正是質量荷塑性形變的簡化。弱作用質量球殼由一個分裂為兩個,質量的差異是內稟空間直徑不同造成的。而內稟空間動量線生成區就是質量荷空間,這與撕裂有關。
3)宇宙大爆炸的時空撕裂還聯系陳蜀喬說的半向空間與不守恒。但陳僅停在笛卡兒坐標上:把三角坐標稱為全向空間,半向空間是由全向空間分裂得到的。陳說把只具有單一的正空間或負空間的空間定義為半向空間,輕子的內稟空間就是半向空間。原因是,當產生一對輕子的費米子后,反的輕子為壓縮場而無拉伸場存在,而正的輕子則只有拉伸場而無壓縮場。于是物理空間發生分裂,其奇特是所有的維度依然保持,但方向卻僅有原來的一半。半向空間性是一種整體性,在半向空間內部某一局域如果場應變滿足守恒,那么所感知的空間依然是宇稱對稱;只有輕子整體(費米子)才具有半向空間特性。擴展陳蜀喬的推論,那么他的多個物體構成的運動體系的鏡像復雜性,是時間不可能倒流的推論,可另辟捷徑。即宇宙大爆炸的時空撕裂涉及的是四維時空,撕裂產生的物質也是四維時空。如果四維時空加入半向空間,那么宏觀物體自然是帶時間分裂的半向空間,即使它們的三角坐標是全向空間。
3、纖維弦
三角坐標本質是龐加萊猜想正定理的弦論。說陳蜀喬能對超弦/M理論作回采,是他開篇的四條基本假設,本質也是該類三角坐標的弦論。而且陳蜀喬已注意到時空分裂、真空場形變的非彈性粒子實驗中出現的夸克海、海夸克效應,這是模具量子力學中一個很有發展的空間。陳蜀喬說,點狀膠子就是夸克海中的場基本單元起伏所產生的效應。海夸克聯系部分子。所有基本粒子受到擾動都激發出與之相對應的粒子海,于是受擾動的真空中便有了基本粒海。但陳蜀喬沒有把海夸克,和他的形變真空場基本單元纖維結構中的小方塊聯系起來。
1)從《圖像》書圖 5-2-1 、6-1-8的光子纖維結構圖,到圖7-1-1、7-2-3的電子纖維結構圖,基本粒子每個都有很多向外發散的弦線,而且每根弦線還可見是由很多十字架的小方塊連接的。圖5-2-1的光子一維結構,圖7-1-3的輕子一維結構,更是放大的這些小方塊的連接。圖10-3-1的質子結構示意圖、正電子分裂前的結構示意圖,則是根據實驗及其理論把四周發散的弦線,已經精簡到只有三個方向。質子中三個方向是三個夸克。正電子中三個方向是三個1/3的正電子。但在每個夸克四周還有很多向外發散的弦線。這類弦線的每個小方塊是什么?我們把它可以和海夸克聯系在一起,而不應只停留在是"鄰領的點",比"場基本單元"更基本的單元上。如果把夸克海映射人類社會,海夸克就類似家庭、單位、組織、地區等中的一個人。夸克或部分子類似家庭、單位、組織、地區等中的一個類,或這個類中的代表。
2)人的口與肛門相通,要新陳代謝,要進食,要生育等等,這些相互作用形成的作用線、面,也能映射四種力場的相互作用、粒子的吸收與發散及網絡。例如《圖像》書圖 6-2-2 、7-6-3、7-6-4、10-4-3等電磁場相互作用、電子和光子電力線的耦合、夸克之間弦作用耦合圖,和以上提到的光子、輕子、電子的纖維結構圖,十分類似《求衡論》書提到的弦星、毛球。而這些纖維、力線也可以用管線弦、套管弦模具模擬,其管內還可以藏無質量的粒子,聯系肖欽羨的卡西米板D膜的強作用、弱作用說明,以及類似社會階層的膜結構,領會更容易
3)以上是清談,到底有什么用?或者研究模具量子力學到底有什么用?我們隨時都在捫心自問。其實模具量子力學說到底是一種約束理論,破解約束條件,就在于即使沒有相應的實驗,人們也能尋找得到力所能及的應用。例如光子、電子是類似纖維飛舞的弦星、毛球,到處都存在,力線的耦合就可以發生相互作用。但耦合常數具有概率性。光子進入電子內不一定發生相互作用。如陳蜀喬說只有半球面的電力線才能鎖定,即為1/2;真空場為三維只有一維能形成電力線,即通道寬度為1/3;還有連接、運動角度等等。但電子荷云、夸克色荷云又類似空氣,當它處于平靜感覺不到;如果有風,就具有觀測性。夸克海、海夸克一受擾動也會像攪水會有浪花,QCD量子場激起的"漣漪",人們也能"觀測"。古代中醫的望聞問切及陰陽五行等醫理,就類似當時的模具量子力學。今天的中醫師不知道,是他們沒有裝上今天的"語言軟件"。例如這類"軟件"讓攝像頭從所有光線中分辨出與那些心跳有關的反射光線,還能捕捉到這些反射光線所發生的極微小的變化,并通過代碼直接轉化為心率數值的一種特殊算法,已開發出的一款"魔鏡"類似中醫對脈象望聞問切的儀器,一照即知自身心血管健康。模具方法是魔鏡后設置有攝像頭的監控器,監控器與一臺筆記本電腦相連。血液因可以吸收光線。心臟跳動時血液會通過血管,通過血管的血液量越大,被血液吸收的光線也越多,人皮膚表面反射的光線就越少。只要人站在鏡子前,他的心率就會顯示在鏡面上。
4)這里每個正常的成人不僅類似魔鏡的電腦,更類似量子電腦,只是缺乏模具量子力學最新的理解和突破性的進展。要用,就必須誠實地看待模具量子力學的約束,敢于挑戰花大價錢的實驗,尤其是要像古代的中醫思考,在沒有現代醫學的條件下,讓生活有可能變得更加美好;不能造飛機,折個風箏也上天。要用,就是要找出各種條件下生產如未來低成本、低碳、無核放射污染的QCD化學能源等的內在規律、科學邏輯和解決問題的有效方法,將模具量子力學的約束上升到一個新的層次。那么夸克海、海夸克色荷云能證明不是虛擬的嗎?
5)證明并非易事,但也絕非是造大型強子對撞機,有人已經在"真空"中見到了可見光。方法緣自真空實際上是一片不停波動的夸克海色荷云,海夸克在其中和萬物之間來回轉化。稍縱即逝,說它虛擬也行。然而當兩個鏡子被極端接近地放置在一起,能夠存在于其間的虛擬粒子的數量有限,更多的存在于鏡子之外而非鏡子之間,它們會創造出一種卡西米力,讓這兩面鏡子緊緊依附在一起。而一塊快速移動的鏡子也能產生同樣的效應。即一塊鏡子能從落在其表面上的虛擬粒子那兒獲得能量,接著發出這些能量。不過,只有當運動的鏡子以非常接近光速的速度通過真空時才會出現這種效應,普通的機械裝置很難做到這一點。瑞典物理學家佩爾德爾辛等人使用超導量子干涉設備(SQUID)的裝置,這個SQUID原是用于測量如人體電磁場的微弱變化等極端微弱信號的設備,該設備對磁場相當敏感。他們造出一塊超導電路并將SQUID放置其中,SQUID扮演鏡子的角色,通過SQUID的磁場會讓這面"鏡子"輕微移動,每秒幾十億次地改變磁場的方向,"鏡子"的"擺動"速度會達到光速的5%,此時他們觀察到一大片震動的微波光子,如天女散花般從真空中"落下",光子的頻率幾乎是其"擺動"鏡子頻率的一半。
4、結束語
讀陳蜀喬先生的《圖像》使人感動,這不是科普書,也不是一般的數理教材,而屬于高等量子力學,但所列舉的30多種量子力學、相對論參考書,沒有一本是外文的,讓人感覺他是一位堂堂正正的中國人。尤小立先生說,中國大陸受中小學教育或大學本科、研究生教育的中國人,他們的第一語言是中文。他們平時的第一語言是中文,90%的時間是與校內外的中國人打交道,信息也主要是面向中國人的。不應一味強求"與國際接軌",因為在各種差距明顯時,這樣只能促發"偽接軌"。這里我們不是說不能用外文資料和在國外發表論文。編輯《科學前沿弦膜圈說手冊大全》主要是給中國人看的,科學前沿弦膜圈說實際就是模具量子力學。手冊還要大全?主要是弦膜圈說都是西學東漸的,國內科學殿堂外的數十年公開的研究成果一直被忽視。例如量子圈態的三旋編碼及其軌形拓撲的廣闊數學對應,完全可以對應夸克、膠子的味與色的自由度安排,并為標準模型的四種作用力和自旋荷、電荷、質量荷等描述,提供演示的模具圖像。所以叢書參考書目的前三本主要是中國人的貢獻和解讀,強求全中文是一種約束,也為東學西漸避免群龍亂舞的放任鑄造約束的標準件。后兩本是中國人對西學東漸的東西的梳理和在生命科學里的擴展。第六本完全是外國人編的手冊大全。這后三本引用外文書目或外文翻譯,是當然,六本書集合在一起可窺全貌。
西學東漸,陳蜀喬說,目前的量子場理論因對其內稟結構的無知而把輕子和夸克視為點粒子、類點粒子。當然西學東漸的超弦/M理論已在變化,而且陳蜀喬的理論也沒有像超弦/M理論一樣,對場基本單元的點內空間和點外空間進行更深的研究。因此要真正完善鑄造出能東學西漸的《模具量子力學手冊大全》,還需要國人共同攜手合作,投入巨大的精力。
參考文獻
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