诠释量子物理学

[摘要]本文的所有努力旨在使一套创新理论获得一张“准生证”。该理论熔微观、宏观于一体，试图用最少的前提去理解质量、能量和信息之间的演化关系。
一、关于计算
根本性的创新是不能用常识加以判断的，因为有些错误就隐藏在常识里！
量子物理学的巨大成功，使得一部分理论专家有足够的资本去垄断物理学研究的话语霸权。他们声称：没有数学定量的论文，就没有阅读的价值！这话确实有道理，可惜只对了一半。因为计算不是唯一的认识过程，物理学和医学发展所面临的共同难题是“信息”——它们都不是仅仅依靠计算就能解决的问题。
量子物理学进一步发展的障碍不是来自计算，而是面临着理解方面的困惑。就像十九世纪末的经典物理学所面临的“以太”困惑一样，实验和计算都不是问题，困难却在于哲学观念的落后！爱因斯坦作为一个边缘学者，不可能有太深的专业造诣，他只是把马赫的哲学思辨和庞加莱、洛伦茨等人的研究成果串在一起，便完成了“狭义相对论”。这种结合对于爱因斯坦是简单的，因为运用演绎法便自然导出了相对时空的结论，而同时代的其他学者却难以接受这种叛经离道的新思维。只是得益于强有力的实验证据，相对论才最终有了立足之地……从这一历史事实不难看出：哲学观念和研究方法的创新会面临多么巨大的阻力！
历史总以惊人的相似展示事物固有的内部规律：量子物理学对于微观世界的困惑，根源却在于对宏观世界的简单化认识上。只要人们完善了对宏观世界的认识，来自量子世界的图像将成为最真实可靠的自然美景！也就是说：把量子物理学无法解释的结论作为有确定实验基础的前提条件，按照新的哲学观念重新理解宏观世界，一切就都迎刃而解了！
当年爱因斯坦是把传统科学难以理解的结论（光速不变），作为立论的前提条件。借助于已有的数学工具（洛伦茨变换），推翻了人们习以为常的传统观念（绝对时空）。幸运的是：这种演绎方法同样可以解决量子物理学所面临的困惑，具体论证方式也是把结论和前提颠倒过来！数学工具（混沌、孤子、长时尾包括分岔理论等计算物理学的成果）也是现成的，区别仅在于这些数学工具只能起到间接作用。
为什么说上述数学工具只能起到间接作用呢？因为混沌只能证明：复杂的事物不允许精确地计算，但它无法揭示具体的突变过程！其他数学工具的作用也大致如此，它们只能证明某种规律能够存在。每一个复杂系统的突变过程都是难以统一概括的，就像数学无法概括“质数”有什么统一的规律一样——唯一的办法就是具体问题，具体对待。任何试图对整个宇宙的演化过程进行具体、精细的分析，都是人类永远无法企及的目标。但模拟复杂事物整体规律的模型却是不难找到的：中国的传统智力游戏——围棋，就能够精细地揭示出复杂变化的整体规律以及详细的突变过程。
不要轻视（围棋）这种非数学形式的逻辑推理，因为单纯的数学方法无法解决信息在能量、质量相互作用中所扮演的角色。一个聪明绝顶的人，从四岁就开始学围棋，并且把围棋做为一种职业刻苦钻研到六十岁，依然经常输棋——精确程度还是难以把握！另一方面，功能强大的计算机虽然能够解决很多复杂的计算问题（计算机已成为计算物理学不可或缺的工具），但即使世界上功能最为强大的计算机，对小小的围棋盘却还是无能为力。
比围棋更为复杂的事例有在0和1基础上发展起来的计算机技术，复杂的生命体只是四种碱基对的排列游戏……他们确实都是可以控制的。无数事实表明：数学并不是万能的，同时也不能算做独一无二的高深学问。把数学方法作为判断理论价值的唯一依据，是不是有“坐井观天”之嫌呢？
二、因果关系
单光子的单、双栅衍射实验结果已是铁定的事实，它宣告传统的机械决定性理论的彻底破灭。但这并不意味着爱因斯坦质疑“上帝不掷骰子”就是错误的！——概率因果并不能成为最终的解释。
除了机械决定论、概率因果论，还应当有第三种解释：整体决定论！宇宙的广阔无垠决定了人类对大自然的探索只能针对某些局部进行，因此，局部如何受制于整体，往往成为当今学术观点的盲区。在围棋盘上，完全相同的局部过程，只是由于远方多了一枚棋子而导致最终结果的迥异。这和多开一道“光栅”导致衍射花纹巨变的机理是一致的！理论上说：局部不可能不受外界环境的影响，局部不能单独确立决定性的因果关系！第一个把棋理引入到经济学理论的约翰·纳什已经荣获了诺贝尔奖，“博弈论”的成功也从另一个侧面表明先进理论的演化趋势。
不必怀疑光子在通过一道光栅时“知道”旁边是否还有一道光栅开着，这是整体决定论的自然推论。至于光子通过何种途径感知到周围环境的变化，这是枝节性的繁琐话题，没有专业人士的深度参与，暂时还无法展开——就像爱因斯坦虽然被冠以“量子论的旗手”却和量子力学的发展无缘一样，不同的学术背景，发展的优势各不相同。
在这一组量子实验（单、双栅衍射）中，还存在另一种困惑：试图用仪器观察确定光子究竟通过哪道光栅时，留在衍射屏幕上的是清晰的光点；撤出观察仪器，留下的是模糊的衍射花纹——光子不仅知道开了几道光栅，并且还知道有无偷窥行为的存在！
这一实验结果除了进一步验证了光子行为不是孤立的变化之外，还牵涉到另一个基本困惑：量子叠加态问题。相关的理想实验是“薛定谔的猫”和“爱因斯坦的EPR猜想”。
其实叠加态问题并不是微观世界所独有，我们每一个人在普通环境下都处于叠加态之中，只有在特定的环境下才表现为丈夫、上司、下级等特定角色。一组没被刮开的彩票具有叠加态的全部性质，就像一团具有稳定半衰期的原子。被观察后的彩票还是叠加态吗？——不要企图让观察行为不留痕迹：强关联的整体内部没有任何秘密可言。
通过上述一系列微观和宏观现象的对比分析，基本上看不出量子世界有何荒谬之处——因果关系是由整体共同决定的，局部没有当然的决定权。星期天的懒觉就没有平时睡得香——因为整体状况发生了微妙的改变，这是每个人都无法左右的规律。接下来的问题是：局部的变化是如何被确定的？它和整体具有怎样的非线性关系？
虽然量子物理学果断地抛弃了机械决定论，但对两种状态（单栅和双栅）的转变过程却始终摸不着头脑——任何线性联系都被证明是行不通的。虽然直接阐述两者的非线性联系目前还有太多的困难，但围棋能够详细地展示这类非线性联系的具体过程，绝妙之处无法言表（首先要懂围棋）。为了使这种演绎说理能够进行下去，不妨换一个稍显勉强但能够普遍接受的事例：当一个企业处于垄断地位（相当于单栅），和有竞争对手存在时（相当于双栅），两种状态的差别绝不仅仅是分流出去一部分客户！企业与客户的关系，已从当初的垄断确定变为非确定性的竞争选择——在“重新洗牌”的过程中，原先由垄断形成的确定关系，已变得无足轻重。社会科学存在着这种非线性变化，微观世界更不例外——围棋能够把这种整体性互动关系表现得淋漓尽致。
微观与宏观变化的逻辑联系至此已达成统一。但是如果不能用这种新理论发现一些真正有价值的东西，那么这样的理论创新反而是一种添乱——可有可无。人们之所以能够容忍狭义相对论中的种种奇谈怪论，重要原因之一是它得出了E=mC2的质能转化关系。新奇并不是最令人感兴趣的地方，关键在于新理论的贡献体现在哪？
三、相对性
即便在相对论已经得到广泛认可的今天，想完全看懂相对论仍然不是一件轻松的事，因为哲学思想方面的问题并没有得到彻底解决。爱因斯坦虽然进一步拓展了伽利略的“相对性”观念，但遗憾的是：他的研究还只局限于线性范围，对于更广泛的非线性相对关系，还没有足够的认识。
不仅时间、空间具有相对性，一切事物的所有性质都具有相对性！对于已经确定的系统，无论该系统有多复杂，只要它是有规律的稳定系统，都可以计算，而且能够达到很高的精确度。但是任何系统（包括最简单的氢原子系统）在它诞生之初，都不能先验地保证它是确定的稳定系统——现在的氢原子基本上都是稳定的，有固定的组成、规律的光谱……！一百多亿年前的氢原子是什么样的呢？人类已经认识到的局部规律最初是唯一确定的吗？！
没有理由认为：电子、中子、质子等从来就一定是这个样子的，就像大肠杆菌不是在地球上诞生之初就这么完善一样——物质的演化过程不应当仅凭物理学家的想当然就这样轻易地被省略。我们有理由猜测：遥远天际各个方向上频频传来的γ线暴，只是太阳系这个空间位置一百多亿年前的历史再现——那个时候氢原子恐怕还没有诞生呢！
这样的猜测目前虽然还没有足够的依据，但它符合人类已经认识到的物质由低级向高级发展的演化规律！并且有“宇宙暗物质”、“暗能量”为坚强后盾，荒谬程度绝不会比当今学界信手拈来的“宇宙常数”大。
也就是说：事物的相对性质常常被确定性的线性关系所掩盖，使人误以为事物的某些性质是固有的、绝对的！原子、亚原子间的相互关系，由于上百亿年时间的演化已经相当稳定，但在实验条件下还是能够观察到例外（中性K介子衰变过程存在有规律的例外），纳米科技领域也呈现出了许多令人惊奇的新现象。对于人类已经深刻了解的生物世界，事物性质的相对性更是毋容置疑：老鼠听到猫叫就会害怕；巴浦洛夫的狗（著名的条件反射实验）听到铃声，会分泌消化液——它们所表现出的反应都没有最初的必然性，但时间能够将某些不稳定的相对性质固定化、绝对化。
时间是怎样把某些性质绝对化的呢？
人类能够测量的都是相对时间，定义时间的方法有两种形式：一是时间t，另一种是周期f，两者是等效的——1967年，国际标准“秒”定义为：铯133原子基态超精细能阶跃迁的9192631770个周期所持续的时间。用标准时描述确定性的变化可以精确计算，但这种做法掩盖了各种变化在时间维度上的不均匀性和可压缩性。以下围棋为例：对于确定性的棋局，棋手或者电脑的行棋速度是均匀的；但当他们遇到不确定的问题时，往往需要长考，此时的标准时间仍然是均匀的，但行棋的周期却是不均匀的。等到下一次面临同样的问题时，棋局就变成确定的了，不再需要长考——同样的变化，时间却被压缩了！
爱因斯坦是第一个提出“四维空间”的人，时间和空间的转化，诚如质量和能量的转化一样，都有可行的转化途径。生物世界是这种转化的现实载体，科学家们在实验室里几十年都完成不了的实验，大自然也许几个月就能够实现。人类无法用普通物质制造出任何生命，但把这些物质喂养母猪，几个月时间，小猪就被“制造”出来了。如果你有幸观察猪的胚胎发育过程，你将会看到生物进化上亿年的大体过程，都被浓缩在几个月的胚胎期。
只有具备“四维空间”的整体思维，才能够理解上述事物的相对性。生物进化或者围棋的规律都是客观存在的，他们代表着物质世界发展的本来面目。以量子物理学为代表的传统学科，对于确定性系统的研究是不可替代的。但确定性系统确实只是物质世界很小的一部分，就像每一个成功者的背后，都有无数的被淘汰者一样。物质世界的演化主角是“幕后”的暗物质、暗能量！引力规律预言了“宇宙暗物质”的存在，暗物质同时也在透露引力的奥秘！
四、发掘引力的奥秘
除了提供一些新的思维方式，前文在科学的道路上并没有实质性的进展，请原谅一个无名小卒的无奈：非线性关系的演绎推理和传统的线性理论几乎是两套互不相容的语言系统，同时精通这“两套语言”的人可谓凤毛麟角。另一方面，演绎推理的前提条件往往非常简单，它像围棋一样，半小时即可掌握。但真正理解围棋的奥秘，却没有什么捷径可走——一步一个脚印地积累，落实到每一个细节！这样的细节能够回答：世界为什么是可以计算的，而计算却不能给出细节的来龙去脉。本人十分清楚“引力奇点”为什么是不存在的，却无法在短时间内让他人也领会到引力作用奇妙的细节变化。
新理论认为：物质世界的起源无需拥有一个来历不明的“宇宙蛋”，只要满足唯一的前提条件即可：空无一物或者表述为“空间就是物质，物质就是空间”。这个前提条件的内涵近似于热力学第二定律，不需要其他任何附加条件。推理过程中需要的证据，都可以在当今公认的学术成果里找到（宇宙间到处都有物质演化的活化石）。
这样一个完整的物质演化理论，能够用复杂（非线性）物理学的成果，完成量子物理学和广义相对论的融合。具有突破意义的证据来源于对引力理论的完善：计算从来只对确定性系统有效，而且是不可证伪的；但是，当视野扩展到非确定性系统时，矛盾之处就会带来验证的机会！
人类对引力的认识都来源于清一色的确定性过程，所以不存在计算方面的障碍。但是如果换一个非确定性（暂且不谈更为复杂的三体问题）的事例，牛顿的引力理论和爱因斯坦的广义相对论所存在的逻辑漏洞就会暴露无遗：假设有一个离地球1000公里平稳运行的天体，从万有引力定律F引力=GmM/R2  和牛顿第二定律  F离心力=mV2/R可知：
当F引力=  F离心力时，轨道处于稳定状态，即：GM=V2 R…………[1] ，“宇宙暗物质”的推论就是由此基本公式结合观测数据得出的。
从这个公式可以看出：该天体的质量大小和轨道参数没有本质的联系。对于环绕地球的飞行物来说：由于公式左边是个常量，所以，V减小理当伴随着R增大！
矛盾出现了：如果把该天体看成是人造卫星，它最终会掉落下来；如果该天体是月球，它却越飞越远！也许有人说：用广义相对论能够计算并回答这种矛盾，我承认这种计算对于确定性系统是无法证伪的。但对于已被自然界淘汰掉的非确定状态，现有的理论便不够用了。如：当月球离地球只有200公里，而且瞬时公转速度接近于零，接下来它会发生什么变化？——新的理论认为它不会整体掉下来！
提出这样一个奇怪的问题，是因为本人早就有了相对成熟的构想——引力奇点是不存在的。历史上的成功经验告诉我们：不要企图用一种理论去否定另一种理论，对于还没有认清的理论，只有事实才享有至高无上的发言权。
新的引力理论可以协调这种“量变导致质变”的矛盾，并且还可以用同样的机理，解释激光冷却技术和激光光镊技术——它们实质上都是引力作用的不同表现形式而已。从这一途径统一自然界的所有基本相互作用，似乎不需要再建更大的加速器！
物理学由理学和算学两部分组成，在理学取得完整的逻辑答案之后，剩下的便是新概念下的计算，这显然不是少数人就能完成的工作。希望本文进行的说理工作，能够成为新理论的萌芽——它太弱小了，允许它破土而出吧！
并不是只有二十世纪才能诞生爱因斯坦那样的奇迹——让我们拭目以待！