形式本体论的规则之门 ---形式本体论复杂性初探(3) 郁松 曾富 2.3 形式本体论的规则之门 有人说,所谓的“形式”,是有歧义的,形式的复杂性,只是没有搞清楚这种歧义而已,所以说看形式本体论的文章没意思。这说了些实话,但也不尽然。“形式”和“物质”比起来,“形式”的歧义性小得多,形式本体论所说的“形式”更比“物质”的歧义性小。首先这里说的“形式”不是与内容主义相对立的“形式主义”,而类似形式化或形式语言、形式逻辑中的“形式”,也接近“物质”定义中包含的可视可感的形象、符号那部分事物为基础的图式。形式本体论只不过越过“物质”定义中包含的可视可感的形象、符号那部分事物为基础的图式这个界限,延伸到还包括以此可视可感的形象、符号那部分事物为基础的图式的先验图式,而有形成规则,有从形式变换的出发点的公式、公理,有变换规则,属于一种人工认知语言的仅从形式结构入手寻找正确进行科学或人文形象概念的推理、判断规律和规则的科学。 “物质”的歧义来自对完整准确理解经典著作的不够。 如有人问:物理学的所谓“虚时间”有否“物质”基础?还是象“虚数”那样只是技术上的逻辑虚构?这里指的是霍金在《果壳中的世界》中提到的那个“虚时间”。我们的回答是:在我们这样的社会主义国家,是以哲学为指导,如以列宁的“物质”定义为基础。即使如此,从“物质”的基础是实物出发,“物质”也是实物概念的抽象和延伸。以此为基础,物理学的所谓“虚时间”也是有“物质”基础的。例如,在机械传动学中,变速箱中的齿轮传动,在两个齿轮之间是靠介轮传动的。如果把这两个齿轮看成是安装在“实数”或“点外空间”界面,把这个介轮看成是安装在“虚数”或“点内空间”界面,那么,这个介轮就类似所谓“虚时间”,它可以类似介轮反转一样,使“时间”倒流;又因为它是在“点内空间”界面,所以“看不见”。这就是霍金在《果壳中的世界》中提到的那个“虚时间”,这也类似解读著名物理学家费曼“虚时间”的“时间”打折图。这里,已不说“虚数”只是像技术上的逻辑虚构,而已经是以列宁的“物质”定义为基础的解读;只是因为在马克思列宁主义者中,许多同志把列宁的“物质”定义球量子化了。例如,新出版发行的《宇宙解的构思》一书,仍就有这种倾向。所以,马克思列宁主义哲学也会有球量子与环量子之争。 球量子与环量子之争也称弦圈之爭。第一次的弦圈之爭可追溯到19世纪末至20世纪初玻尔兹曼的原子论与庞加莱的庞加莱猜想之争。玻尔兹曼是物理学家,他的原子论实为先验图式“乌托子球”的数学球面,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。但庞加莱是数学家,庞加莱虽不反对“乌托子球”的数学球面,然而他作为是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,玻尔兹曼难以理解庞加莱的拓扑学思想,加之马赫和奥斯特瓦尔德等人的长期攻击,玻尔兹曼以自杀捍卫自己的思想。而第一次公開化的弦圈之爭也标志着19世纪末至20世纪初革命阵营开始进入分裂时代,战争崛起派压倒了和平崛起派,科学也随之分裂,庞加莱遭到革命派的重炮“轰击”。庞加莱和玻尔兹曼本来是朋友,弦圈之爭使庞加莱成了两面不是人,他只得把庞加莱猜想只以正定理的形式献给后人,其实,如果说庞加莱猜想正定理是弦论、球量子论,那么可以说庞加莱猜想逆定理就是圈论、环量子论。 反过来看“物质”的《新华字典》或《现代汉语词典》定义:一说“存在于我们意识之外面占有空间的东西”,一说“独立存在于人意识之外的客观实在”。这两说都是以经典著作为基础的解读,核心是体现“物质”与“精神”概念的对立,但在西方的现代物理学中,不少专著把量子现象也看成是有“量子意识”;还有现代生物学专著把精神现象,也看作是“微粒生泡”现象。即在微观领域“物质”与“精神”概念的对立发生了歧义,而且“物质”与“能量”概念也发生有歧义。例如有人说,量子力学和相对论的矛盾出在对“测量”概念的歧义上,这可具体到光子的双缝干涉实验,如果光子是最小的量子,不可分,单独一个光子不能同时通过A和B两条狭缝;而“测量”观察,不但是观察要放出粒子,也要吸收被观察对象放出的粒子。A和B双缝干涉实验到A或B缝边的单个光子不可分,又被“测量”观察吸收,光子的双缝干涉实验就可以成为“瞎说”。如此推理,薛定谔猫佯谬实验、EPR效应超光速实验,也可以成为“瞎说”,从而使用“测量”的物质定义概念,量子力学和相对论就没有矛盾。这是典型的非形式本体论解释。 其实完整准确理解经典著作的物质定义概念,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世纪末至20世纪初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,经典作家把它称为“空想社会主义”。然后经典作家他们追求理想社会的奋斗实践时,却也是包含了社会的经验图式和先验图式的。革命派的科学家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,这也类似“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,但经典作家支持玻尔兹曼的“乌托子球”,这也是正确的。但革命派的科学家马赫和奥斯特瓦尔德攻击“乌托子球”式的原子论,是没有实验的证实是先验图式,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,是错误的。然而经典作家的职业毕竟还是政治家和革命领袖,不是物理学家和数学家,庞加莱相信球面与环面在拓扑学上是不同伦的数理形式本体论,即能量与物质的先验图像和经验图像的玻尔兹曼“乌托子球”与庞加莱的“乌托子环”图式,两者都是成立的,但20世纪革命阵营和科学阵营的分裂,迫使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。 “乌托子球”和“乌托子环”还只属于非对易几何,它冲击着机械唯物论;但在数学中还非对易代数,它是实数与虚数之间的“不同伦”,也同时冲击着唯心论的辩证法。例如辩证法讲正反同时对称和一分为二,这没有错,但联系物质定义,有正物质必然就反物质,这也对,但辩证法的正反对称和一分为二,在微观世界却出现对称破缺,如反物质中有负正物质、虚物质,虚物质还有正虚物质和负虚物质,反物质同时可以有三种情况。如果数理形式本体论学懂非对易代数,其实也可以理解。然而经典作家的职业毕竟是政治家和革命领袖,不是物理学家和数学家,他们的政治和革命辩证法,并没有给出微观世界反物质辩证法的数理形式本体论的说明。 例如,实数和虚数在零才可以会合, 如果把“乌托子球”和“乌托子环”的非对易几何图像与物质一分为二的质量与能量匹配对应,以乌托子球代表质量,乌托子环代表能量,另从希格斯质量场看物质,再把质量类比蜂王,能量类比蜂王外的蜂群蜂子,物质一分为二分为质量与能量的匹配,光子是静止质量为零,是净能量,即如乌托子环的能量图像加为零的乌托子球质量图像。但在宏观世界,相对静止的物体如子弹,就与微观粒子的质量与能量的匹配不同。其情况大致是:原子系统的总质量是10乘11次方eV,组元的动能是10乘3.5次方eV;原子核系统的总质量是10乘11次方eV,组元的动能是10乘7次方eV;质子系统的总质量是10乘10次方eV,组元的动能是10乘10次方eV;夸克或轻子系统的总质量是10乘10次方eV,组元的动能是10乘15次方eV。如果把相对静止的子弹看成是净质量,那么它相对静止的能量匹配,也可以看成等于零,即是为零的乌托子环能量图像加净质量的乌托子球图像。 电子与光子不同,电子有静止质量。现在我们来看电子的小孔衍射实验。电子从源发出,电子希格斯质量场发生扩散,到屏遇到小孔,振荡第一次发生庞加莱猜想收缩,成为第二次“源点”。但出了小孔,又重复电子希格斯质量场扩散,此称小孔衍射。现在来看电子的双缝干涉实验,电子从源发出,电子希格斯质量场发生扩散,到屏遇到双缝,这是两个小孔,电子也类似人有思维,要解决庞加莱猜想,答案是不能收缩为一点,只能一分为二:一部分匹配能量随质量体通过一条狭缝,另一部分匹配能量穿过另一条狭缝。这类似一笼蜂子,蜂王类似质量体,蜂王外的蜂群蜂子类似匹配能量,穿过双缝,蜂子要归笼。这是其一;其二,穿过双缝,质量体通过的那条狭缝成为的第二次“源点”要扩散,另一部分匹配能量穿过的那条狭缝成为的第二次“源点”也要扩散,这要产生干涉,也要发生振荡。第三,这种振荡是由于一分为二的两个“源点”变化的希格斯质量场的扩散,弱的“源点”要影响强的“源点”,也要复归强的“源点”;强的“源点”也要影响弱的“源点”,振荡由此循环发生,直到收归探测器;而且这种振荡使质量体原来的路线和落脚点,发生随机偏移。这就是微观粒子为什么会出现不同的干涉图样。而光子的双缝干涉实验也与此没什么不同,一是零质量的“蜂王”可单独过一条狭缝,二是净能量的“蜂群”也可以同时分群过双缝,由于双缝的振荡作用存在,也会出现干涉图样。 这种实数与虚数分别与零相加的物质定义概念,联系一个人与他的名片效应就更好理解了。活人自身类似净质量的乌托子球图像,他的名片效应类似为零的乌托子环能量图像。这里名片是可以克隆的,而真实的人是不可克隆的。联系“乌托子球”和“乌托子环”的自旋克隆,微观乌托子球的内禀自旋不可克隆,但微观乌托子环的内禀自旋---三旋更不可克隆。这种托子环的内禀自旋不可克隆,正是所谓EPR效应超光速实验的基础,而且还是费米子和玻色子区分的缘由。众所周知,指南针在地球各地除两极外,都能定向相同指向南方。这个道理很简单,是因为地球磁场对指南针的作用引起的。因此也说明如航天飞机或人造卫星离开地球,或在受磁性材料干扰的地方,用指南针定向是不适用的。但科学家们找到了一种陀螺罗盘,不需靠磁力线的作用来定向,而是利用陀螺本身的多层自旋来定向的。这种自旋定向的原理,揭示了自然界中自旋调制耦合功能的EPR效应普遍存在。然而在宏观物体身上是很难做到。非粒子量子圈态线旋客体,因为三旋是它的自然属性,因此是一种天然的超级陀螺罗盘。在EPR实验中之所以曾经耦合过的光子,在分开以后还会出现整体效应,这正是因为像陀螺罗盘在出发之前经调制一样,耦合过的光子,它们像经过调制的陀螺一样,离开地面的陀螺罗盘的方位测量,是跟它调制配对时的陀螺罗盘的方向测量一致的,因此在EPR测量中,两者的量子效应是一样的。 再看薛定谔猫进行量子信息处理,在信息传送和存贮的过程中,既具有量子相干的基本特性,又具有宏观物体的“经典”特征,不易被外界的观察和测量所破坏,从而可以避免信息读出导致的退相干。从这个意义上讲,是因为薛定谔猫的“量子处理器”——放射源衰变发生,是一个真正具有概率出现状态的处理器。薛定谔设计的称为“薛定谔猫佯谬”的理想实验,不在于“哥本哈根解释”关于量子力学测量问题类似电脑信息论的“对与错”。因为如果一只“宏观的猫”处在死态和活态的相干叠加上,猫的死活不再是一种独立于观察者主体的客观存在,是由于它满足量子力学的微观粒子组成的“量子处理器”的要求,合乎“结构信息”的量子不可克隆定理;而对宏观物体认知有效的是可克隆的“交换信息”,这实为依赖于观察者的测量。即在某人往盒内看个究竟以前,不幸的猫继续处于一种悬而未决的非死非活状态之中,是“结构信息”的“客观存在”;而决定打开盒子后的“观察”,是“交换信息”,是克隆问题。 球面与环面不同伦奠定了现代形式本体论。一个现代国家如果它的长期高度统一发达的教育事业,造成90%的国民不知道什么是球面与环面不同伦,80%的科学人文学者不知道如何区别球面与环面不同伦,70%的物理学家不知道如何分析球面与环面不同伦,60%的数学家不知道如何推证球面与环面不同伦,它能获得较多的科学诺贝尔奖吗?它的高度统一发达的教育丰收难道没有缺失吗?有学者说,中国有“国学自然”,这没有错;但又提出要封闭独立发展“国学自然”,这就有问题了。中国古代如中医的一些传统的比类取像方法和理论,正是我国古代本土的原始的朴素的形式本体论,它是人类文明大爆炸在四川上古盆塞海洋文明和山寨城邦文明产生的人类顶尖文明,在上古四川盆地干涸后转移到我国中原及东部,以农耕文明形式实践保存和发展下来的。而 球面与环面不同伦奠定的现代形式本体论,则是这种人类顶尖文明转移到西方外土,以海洋文明形式的实践和斗争发展演变下来的,因此显得更年青、精炼、明白。但两者是可以沟通理顺的。如我国古代的元气学说,有学者认为它与西方现代物理学中的量子场论和基本粒子理论是对应的,这当然有一些道理,但这还只是一种形式逻辑的推论,不是形式本体论的推证。从球面与环面不同伦的现代形式本体论来说,我国古代的元气学说更类似乌托子环先验图式的自旋,以此来看元气学说中类似子午流注的质量、能量、信息运动,确实类似环量子及其转座子的流形和涨落。 正是第二次的弦圈之爭的20世纪50年代到70年代,哲学的物质无限可分及层子理论与量子论及盖尔曼等的夸克理论之争的这一巨潮,使我国古代传统比类取像的形式本体论和现代形式本体论得以沟通和理顺,我们在欧几里德对点定义的基础上补充了“圈与点并存且相互依存、圈比点更基本、物质存在有向自己内部作运动的空间属性”三条公设,将圈的“三旋”---体旋、面旋、线旋,视为这个几何空间的自然属性,创立了自己的三旋理论公理化体系。即“三旋理论”可以诠释为“圈比点更基本”的几何学。 |