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王音光定律质疑讨论 郑道 【摘要】从21世纪"数学与进化数学"、"物理与射影物理"看，王音光定律是不成立的。但这不是"妇孺皆知"。 【关键词】王音光定律 薛定谔团块 射影物理
据秋浦先生报道，徐州铁路退休职工、北京相对论研究联谊会会员王音光先生的专著《时空连续性与真空能（暗能量）》，得到北京师范大学物理学系主任郑志刚教授的肯定："书中观点正确，前十一章论证严谨"。河北工程大学王华英教授的意见是："书中观点新颖"。由此，王音光先生提交出版基金申报书后，获得北京理工大学出版基金，最后于 2011年9月11日由北京理工大学出版社正式出版。在此，我们表示热烈祝贺。 王音光先生书中十分强调他提出的物理定律："同一时钟的时刻，相对所有参照系或观察者不变"。这里称其为"王音光定律"。王音光认为这还是一条妇孺皆知的公理。他解释说，北京时间的报时，与参照系无关，即便一百亿年以后才听到这个报时，也知道一百亿年前的北京今天的准确时刻；当然时刻不变，不等于时间快慢一致。由此为基础，进行逻辑演绎，可以推证所有的作用力涉及的两条推理，即时空连续性实验定律： (一)同一参照系的时钟，必须向所有参照系显示唯一且一致的时刻t。通俗解释，是时钟的表盘及刻度，与参照系无关；尽管各参照系相互间的时钟，快慢不同。 (二)宇宙时空膨胀，作为实验基础，同一参照系观察宇宙不同时空位置的参照系，具有不同的时间与空间尺度，或宇宙没有统一的时钟。 王音光定律成立吗？这要看标度、度规和规范。王音光先生的标度、度规和规范是"妇孺皆知"，作为21世纪物理前沿定律，这种标度、度规和规范是太粗糙了。但正是以这种妇孺皆知的标度、度规和规范，郑志刚教授和王华英教授才说它是正确的和新颖的；当然也反映出郑志刚、王华英教授以及我国一部分大学，传达的21世纪时空物理水准的高度。 因为从21世纪"数学与进化数学"、"物理与射影物理"看，王音光定律是不成立的。但这不是"妇孺皆知"。有两点可证。
二是世界著名物理学家彭罗斯的质疑。湖南科学技术出版社2008年出版彭罗斯的《通往实在之路》一书，在第30章"量子态收缩中的引力角色"中，彭罗斯从"薛定谔猫"到"薛定谔团块"模型，论证引力量子态客观收缩（OR）的量子引力统一体"测量难疑"， 涉及的一些思想实验或假想实验，说明从宏观到微观的测量，都会有巨大的反差。因为如果把著名的"薛定谔猫"那种情形，用来联系量子引力统一体，其推证是： （1）薛定谔猫佯缪的原始版本为，光子源S向分束器发射单光子，在分束器镜面上，光子态分成两部分的叠加。沿其中一条光束路径，光子飞向通向一个杀死小猫的装置关联的探测器；而另一条光束路径，光子逃逸掉，小猫就能活下来。联系物质宇宙、量子演化的发散态U过程和收缩态R过程，薛定谔猫反映的是量子力学测量问题的"哥本哈根"本体论，即假定量子态"真的"按照确定性的U过程演化，那么R过程究竟是如何发生的。因为薛定谔猫佯缪说明U过程演化导致一种死猫和活猫的叠加。 （2）彭罗斯说，拿真猫做这种实验，既不仁慈，也会招来不必要的复杂的物理体系。因此他把上述实验中的薛定谔猫，换为薛定谔团块，那么现在作为结果的量子叠加态，是由物质团块的两个不同位置扮演的。即现在考虑的是投射的束光子态触发的是这样一个仪器，它将某个团块沿水平面推移一段距离，而反射束则对团块无影响。于是按量子力学里能量的正定性，团块的初始位置态和位移后的位置态可用两个薛定谔方程来描述其定态。如果每个方程给出的能量本证态均自始至终独自地保持不变，那么它们的量子叠加态也是定态的。于是量子引力统一体联系爱因斯坦的广义相对论----引入背景时空几何表达的引力场，两个水平面上放置的团块，所处地球的时空曲率并不完全是平直的，必须考虑这种时空曲率带来的效应；而且还需要一个时空上的矢量场来表示所需的类时偏微分算符概念。薛定谔方程中的类时偏微分算符被看成是不变的流形上的矢量场k；如果时空定态被表示成k，是一类时的基灵矢量场，说明定态时空的特征是存在"类时基灵矢量k"的。这个特殊的矢量场在此起什么作用呢？彭罗斯说，这里时空的定态是在"t是独立的"这个意义上说的，这意味着能够对以前的公式直接作，类时偏微分算符变换为k。 （3）虽然这里涉及常数尺度因子问题，但在局部取"常规"时间位移，k的幅度可以逐点而异。由于k取代了类时偏微分算符，新的薛定谔方程表示的初始位置态和位移后的位置态，以及这两个定态的量子叠加态也仍然是定态。那么薛定谔团块自身的引力场发生了什么变化呢？彭罗斯说，两个位置类似两个团块。由于这两个团块的位置态在各自的伴随时空里都是定态，每一个都有相应的相伴基灵矢量，且满足适当的本证值为E的薛定谔方程，在忽略了团块的引力场时，能够写出它们叠加态的薛定谔方程，并断定所有这些态都是定态。但在考虑有引力场时，两个位置这两个基灵矢量不同，不能写出它们叠加态的薛定谔方程。这反过来又需要一种可以用于叠加时空的不变的类时偏微分算符概念，但不论是初始位置态基灵矢量，还是位移后的位置态基灵矢量，都满足不了这一要求。这深刻反映了量子力学与广义相对论两大基本原理之间的不协调。 （4）基灵矢量K是不同空间类似时间方向的矢量。从发散演化态U过程到收缩演化态R过程的位置空间的基灵矢量K的不同，说明对从宏观到微观或微观到宏观之间演化的描述需要协调。但从U过程到R过程，实际是从球量子到环量子的演化。也许人们会反驳说，这违反庞加莱猜想定理。庞加莱猜想说，从球面空间能收缩为一点的，只能是球面。其实这与庞加莱猜想并不相矛盾。例如把薛定谔团块换成一个人，U过程表示人出生，R过程表示人死亡。人出生，可以说所有的时间方向都为正+。但人的死亡，整体的时间方向是为0，但其尸体物质分解后还存在，类似时间方向仍为正+，而有机生命却类似时间方向变为了负--.。这不与庞加莱猜想相矛盾，是庞加莱猜想纯属空间理论，而从U过程到R过程类似从球量子到环量子的收缩，是类似基灵矢量K的描述。正是从这里出发，能建立从宏观到微观或微观到宏观之间演化描述协调的量子引力统一体的大量子论----这是一个放大到类比宏观世界是类似长江河流的流动和长江三峡大坝的图景。这里大坝的船闸既是U过程的起点，也是R过程的终点；既可对应无孔的球量子图像，也可对应有孔的环量子图像。 （5）例如，对应从宏观到微观或微观到宏观之间的演化描述，如果分别是两个"大量子"，长江三峡大坝上游，为庞加莱式的有限而无界的宇宙模型，即点内空间球；大坝下游，为我们所处宇宙真实的真空，即点外空间球。如果这一图景成为我们观测的视界，用长江三峡大坝及闸门的真实去说明量子论思想，只是一种分割、抽象。 这里宇宙常数项或兰姆达力，可类比大量子论的长江图像，进一步可类比长江三峡的大坝和大坝的船闸，还可再直接类比"船闸"。这一"船闸"模型使长江既相通又不相通---试看来自长江三峡大坝上游的轮船，进入船闸的第一段后，先关闭轮船的后面的闸门，使长江三峡大坝上游不再与下游相通。然后再放开轮船前面的闸门，使在放水的"自发对称破缺"中，轮船开进船闸的第二段，逐步进入三峡大坝下游区。反之，亦然。这正是量子"长江三峡大坝船闸模型"能从彭罗斯的薛定谔团块两个基灵矢量k的数学分析可以明白的。 （6）彭罗斯说，为什么两个团块之间缺乏同一的基灵矢量k会招致困难呢？又该怎样做呢？就是要接受眼下的这种冲突，并且只寻求某种与此相关的误差检测。等效原理可以接受容许两个时空在局部上同一，只要"自由降落"的概念在两个时空中是同一的。于是令一个空间内的测地线恰好与另一个空间内的测地线重合，代之以计算，是将这两个时空叠合起来所引起的误差。办法是，在广义相对论下，将光速c看成是无穷大的极限情形下运用其中的大部分概念，同时保留爱因斯坦理论的基本思想，由此可以得到嘉当关于牛顿引力的公式。 （7）在牛顿/嘉当引力理论中，时空是具有不同的可容许"时间"t的1维欧几里得空间上的纤维丛。知道t并不能告诉类时偏微分算符概念。因为t告诉的是欧几里得空间上截面的位置，但类时偏微分算符概念定义的是穿过这组3维曲面的曲线族。这又是一个无法具体化薛定谔方程的类时偏微分算符概念的问题，与量子宇宙学里的"时间问题"有关。彭罗斯说，能想到解决的办法，仍然是对有关的误差进行估计。自由降体之间即测地线之间的差，为两空间引力加速度之差。对薛定谔方程所需的"类时偏微分算符"定义的绝对不确定性的测度，这种不确定性通过薛定谔方程，直接导致了叠加态能量的绝对不确定性的引力自能Ea。将这个表达式转换成另一种等效的数学形式，可理解为； Ea＝团块初始位置态和位移后位置态的质量分布之差的引力自能 （1） 质量分布的引力自能，是获自完全弥散到无穷远的点状物质质量分布的集合能。叠加的两个定态----初始位置态和位移后位置态的每一个定义了其质量密度分布的"期望值"。二者间的差-----一个为正，另一个为负，构成引力自能为Ea的正、负质量密度分布。在位移后位置态仅仅是初始位置态的刚性位移的情形下，量Ea可理解看成是，团块从初始位置态移动一段距离到位移后位置态时，付出的代价；这里位移后位置态的位置远离初始位置态的固定位置的引力场。 （8）彭罗斯说，这里还可以用第二种能量测度----引力相互作用能来作为Ea的另一种定义。即处理"能量不确定性" Ea，可借助海森堡的时间/能量不确定原理，例如，由爱因斯坦质能关系式，以及不稳定粒子或不稳定原子核的平均寿命T，有一个固定的时间不确定值知，它与能量的不确定值呈倒数关系，其大小由h/4πT给定。h为普朗克常数，π为圆周率，以叠加态与此作类比，叠加态本身是不稳定的，其寿命Ta通过海森堡公式与上面基本能量不确定性Ea相联系，叠加态将约在： Ta＝h/4πT （2） 的平均时间范围内，衰变到其组分的初始位置态或位移后位置态。 (9)但问题并没有完全解决。彭罗斯说，我们是将初始位置态或位移后位置态取为的定态，类似电子，在其位置几乎精确确定的情形下，肯定不处于定态；从位置/能量不确定原理可知，这时电子具有极大的动量，将瞬间弥散开去。其次，要求初始位置态或位移后位置态都严格处于定态，那么要将上述论证完全运用到单个粒子也有一定困难。因为在薛定谔方程里需要考虑粒子的引力场。在这种描述中不要求引力场本身量子化，只要求其作用包含在牛顿引力势函数中，这个势函数的源，就是以波函数形式出现的质量分布的所谓薛定谔--牛顿方程。 （10）彭罗斯说，他把这种有表现完好的定态解的修正的薛定谔方程，称为薛定谔--牛顿方程。按这种方案，叠加态将在h/2πEa的平均时间范围内自发收缩到两个组分定态之一；这里Ea是两个质量分布之差的引力自能。彭罗斯把这种方案称为OR。 （12）OR表示量子态的"客观收缩"。对任意一对这样的定态，引力自能Ea有明确的定义，那就是这两个质量分布之差，两个分布具有相同的定义在薛定谔--牛顿方程上的薛定谔--牛顿方程表达式。但其他所有关于OR的理论都会遇到能量守恒方面的困难。而上面彭罗斯提出的引力OR理论的优势，正在于Ea的这种能量不确定性，有可能冲抵了这种潜在的不守恒性，使得能量守恒并未真正被破坏。 （13）就所有实际问题来说，粒子态收缩确实是一个客观过程，而且始终是一种引力现象。这种现象甚至会出现在导致所有实际问题态收缩的实质性的环境退耦情形中。例如DNA分子，在引力OR效应小得无法直接应用的这类基因系统中，导致引力OR效应的可能是环境中全部质量的总位移。
参考文献
[2] 刘月生、王德奎等，"信息范型与观控相对界"研究专集，河池学院学报2008年增 刊第一期，2008年5月。 [3] 王德奎，三旋理论初探， 四川科学技术出版社， 2002年5月； [4] 孔少峰、王德奎，求衡论---庞加莱猜想应用， 四川科学技术出版社， 2007年9月； [5] 王德奎，解读《时间简史》，天津古籍出版社 ，2003年9月。 |