一、沈志远教授统一场论版本之谜解读

2014年3月26日中科院高能所研究员、北京相对论研究联谊会会长吴水清教授给沈志远教授的信中说："由夏荷女士和李学生先生转发有关你的研究，我祝贺你成功，也希望你有新的进展发我。曹丙利先生是我的朋友，多从他以及报章知道你的情况，甚为钦佩。如今我所领导的北京相对论研究联谊会，很需要你的指导。有机会来北京，欢迎你顺访卢鹤紱格物研究所北京部，报告你的成就"。这是继王令隽教授之后，吴水清教授邀请的第二位重量级的美籍华裔著名物理学家。因为据中国《科技日报》记者曹丙利报道，我国《前沿科学》2013年第4期重点论文推介了沈志远教授的《 随机量子空间理论关于粒子物理及宇宙学:统一场论新版本》。这篇早在英文期刊《现代物理》杂志发表的论文，全文共168页，有10万字之多。这里有一个背景是，沈志远本人就是《现代物理》杂志的编委。美籍华裔著名物理学家沈志远和王令隽有一个共同点是，都反对现代国际前沿科学的弦论和圈论，不同点是对文革中批爱因斯坦沈志远没有像王令隽那样坚挺。原因也许是文革中，沈志远被怀疑为叛徒、特务、漏网地主；在接受隔离审查的时，他佯装看《毛泽东选集》的书下，还压着一本专业书籍；那10年，他埋头读书，自学了博士研究生的全部课程，因为他清醒地意识到，不管发生了什么，读书人不读书就等于废了。

那么沈志远的情况是什么呢？他1931年出生江苏溧阳，高中就读于上海，1948年因参加进步学生运动被开除，1949年在溧阳参加工作。1956年以调干身份考入浙江大学，1959年被选拔提前毕业，留校任教。1980年由中科院派赴美国，在纽约理工大学做访问科学家。1984年至1989年受聘为桥港工程学院兼职教授，1990年受聘美国杜邦公司中心研究院，任杜邦资深院士。在国际专业学术刊物上发表过40多篇学术论文；先后应邀在中科院以及北大、清华、复旦、浙大等国内著名大学讲学；他的专著《微波技术》被国内高等学校有关科系长期用作教材。沈教授虽然是搞工程技术的，但在上海《科学》杂志上曾发表过多篇评论前沿基础科学的科普文章，引发我们的关注，也曾就其中的文章作过评论。

沈志远教授认为："基本方程是统一场论核心；弦论至今尚缺基本方程，圈论虽有宏观方程，并不适用于微观基本粒子，称不上基本"。这，我们基本上赞同。但沈教授内心是对他周围的弦论和圈论研究的科学家是排斥的，所以他在《科学》杂志上发表的文章中，虽然没有说出心中的统一场论的版本，但从他批评现代国际前沿科学的弦论和圈论透露的一些观点上，也能猜知没有什么新版本。2014年3月17日哈佛大学的天文学家科瓦克博士等宣布，设置在南极的BICEP2探测器，研究宇宙微波背景辐射时，直接观测到了引力波，并且取得了第一幅原始宇宙引力波的特殊图像；之后国际上一些科学家笑谈说，探测到原初引力波的结论一旦被最后证实，将引起理论物理界的"大扫除"。那么沈志远教授搞统一场论新版本，是否也要来一次"大扫除"？

例如，斯坦福大学有宇宙学家称，引力波似乎排除了另一种被称为循环宇宙的膨胀模型。在该模型中，两个"膜世界"相互碰撞产生了宇宙大爆炸，所谓"膜世界"是指三维空间宇宙在一个更高维度的空间内漂浮；该理论不会产生引力辐射。但普林斯顿大学有理论物理学家认为，即使BICEP2的发现被证实，循环宇宙理论仍有希望，因为该模型的一个变化形式也能产生辐射。

又有物理诺贝尔奖得主称，BICEP2的结果会使一些弦理论发生倒退。弦理论认为，基本粒子是由微小的振动能量组成；通过结合弦理论和宇宙学形成的膨胀模型：可用比BICEP2检测到的能量低很多的能量来产生引力波。斯坦福大学有不少理论物理学家称，以弦理论为基础的膨胀模型不会遇到麻烦；事实上同时涉及轴和弦的一类理论，现在看起来很有前景。对此，我们并不需要丢弃弦理论，BICEP2只是一个了解哪种理论更好的正常过程；我们所有人，而不只是弦理论家，应该回到最初的工作中，因为我们了解到非常重要的信息，应该使用这些信息取得进展。

也许沈志远教授的"随机量子空间粒子物理及宇宙学"，正是想回到最初的一些核心问题的工作中，而不是统一场论的新版本。所以我们用《评沈致远的统一场论版本》的标题，来切入沈致远教授所取得的成就，和认识它纠缠蕴含的积极意义。现代科学的规则是：与观测结果不符合的一些理论模型将会被摒弃，而符合的则才会得到更广泛的认可。《科技日报》曹丙利先生的文章说，沈致远历时八年创立"随机量子空间理论"，简称SQS理论，启发来自爱因斯坦探索统一场论以失败告终；20世纪70年代量子论标准模型建成后，统一场论又成为物理学家的目标，但以弦论及圈论为主的两大派分别从量子论及广义相对论出发，经过40多年的努力，仍未能实现这一目标。在总结前人经验教训的基础上，沈致远的SQS理论从高斯几率假设、质数假设、真空子假设等三项基本假设出发，推理推导得出数值结果，利用普朗克长度、普朗克时间、普朗克质量等三个基本物理量，推理推导得出一些物理量结果。

其一，根据高斯几率假设定义S-方程，证明了"随机游走定理"。以"变换因子"解释了两个相差几千亿倍的如质量物理量的若干"等级问题"。其二，根据一维空间S-方程，算出6个基本粒子的质量，其中3个已知粒子的质量与实验值符合，3个未知粒子作为自己的SQS理论之预测，以待实验验证。那么什么是S-方程和SQS理论？沈致远说"S"为三维空间，S-方程代表电子等基本粒子空间轨道的几何模型，这优于标准模型以几何点代表基本粒子带来的趋向无穷大的发散困难。但这实际与弦论及圈论的作法类似，不算新。而标准模型以重整化抵消无穷大，得出高阶计算结果，也是从实际出发的实事求是，是可借鉴保留的。

1、沈致远教授用类似弦论及圈论的几何方法的一维S-方程，算出基本粒子轨道上的特殊点位置，由此得到弱电相互作用的G-W-S 三角形。G、W、S分别代表格拉肖（Glashow）、温伯格（Weinberg）、萨拉姆（Salam）等三位获得诺贝尔物理学奖的科学家。G-W-S 三角形，主要还是为了取一个具有物理意义的角，即温伯格角。这也许如我们1996年在《大自然探索》杂志第3期发表的《物质族基本粒子质量谱计算公式》也需要质量轨道角θ（后简称"96版质谱公式"）：

M＝GtgNθ+H                 (1-1)

m_上＝BHcosθ/(cosθ+1)       (1-2)

m_下＝B-m_上(或B=m_上+m_下)       (1-3)

B＝K-Q(或K＝Q+B)            (1-4)

2、沈致远教授从高斯几率假设及真空子假设出发，根据"开普勒-海尔斯"定理得出：三维微观空间具有"面心晶体结构"。据此他说在半径为3倍普朗克长度球面内，发现36种空间对称性，与标准模型U(1)、SU(2)、SU(3)群之各种表示具有对应关系。但也许这不能确定没有新的问题，例如，用晶体的对称性确定群论的表示，存在陷阱；天津大学教授崔君达的复合时空理论，就曾从俄国人费多罗夫等对晶体空间群的230种分类得到的启示，推论他的16重的时空复合。

实际这仅从外部空间分辨，就有230个晶体空间群分类。230个晶体空间群思维，可追溯到古希腊时代，当时柏拉图和欧几里德就已经证明，空间用正多面体无缝隙连续堆积只有五种：正四面体，正八面体，立方体，正十二面体和正二十面体。正是这个几何学上的成就，促使人们认真仔细地去对晶体的图形和面角、棱角进行精确的测量，从而开始考虑用群论的数学方法对晶体进行分类。由于按照有限群论在数学上，只能推引出219个空间群，但大量晶体的分类表明，有那么11个群，有对映群。即若对那11个群，在定义对称元时用三维空间的左手坐标系，由于空间手征性相反，对它们的对映对称元，则应用右手系。实验表明，它们确实是两种不同的物质，具有很不相同的物理以及生理功能。于是在219个群之上理应再加上11个，即得到了230个晶体空间群。这种以外在的球面几何结构作的基础，存在外部空间多样性的原理，还不说没有涉及环面几何结构问题。由此可见，沈致远教授的面心晶体结构SQS理论，难以甩掉36种空间对称性外的类似费多罗夫晶体空间群的230种对称性介入。

3、也许沈致远还有丘成桐教授的卡-丘空间理论，把弦理论推进到极点遇到的类似困难。例如，丘成桐先生1977年证明了卡拉比猜想，继后霍罗威茨、斯特罗明格和威滕等国际著名弦论大师证明了弦论某类特殊的6维卷缩成极小空间的几何形态，不是随便能以任何方式"折皱"起来的，能满足弦论那些条件的几何形态，就叫卡拉比-丘成桐形态，或卡-丘空间。但起先霍罗威茨、斯特罗明格、威滕和丘成桐等认为只考虑用少数几个卡-丘空间拓扑类，就可完成弦论决定宇宙"内空间"的任务。可是不久便发现，卡-丘空间比原来估计的来得多，于是决定内空间的任务，一下子变得无比困难。因为稍后发现有无数卡-丘空间，任务就更遥不可及。这种被称为"卡-丘空间疑难"和这个证明，西方也许还竭尽心力地在研究；而且卡-丘空间疑难还细分为三大难题：

A、弦理论解决了物质族分3代与卡-丘空间3孔族的对应，但仍有多孔选择的难题。

B、弦理论解决了多基本粒子与多卡-丘空间形状变换的对应，但仍有多种形状选择难题。

C、弦理论解决具体的基本粒子的卡-丘空间图形虽有多种数学手段，但仍遇到数学物理原理的选择难题。2002年以来我们出版的《三旋理论初探》、《解读<时间简史>》、《求衡论---庞加莱猜想应用》等专著，以及《凉山大学学报》2003年第1期发表的《从卡-丘空间到轨形拓扑》等论文，找到了解决三大难题的道路，凸显了中国本土在庞加莱猜想外定理和翻转引理的基础上，竭尽心力地研究了近半个世纪拿出的中国弦学和圈学融入世界的智慧。

4、沈致远教授说，根据量子论标准模型，夸克有3代共6种"味"：上、下为第1代，奇、粲,为第2代，底、顶为第3代；每种"味"各有红、绿、蓝3种"色"，正好与3代3×6=18种夸克一一对应；标准模型认为不同色并非不同夸克，夸克只有6种。但这都不是他的成果，然而沈致远说他的SQS理论，认为不同色的18种夸克，各具有不同质量，已为实验证实。

那么请拿出国际主流认可的实验事实根据来。因为夸克3代共6种"味"有质量，是对的；但与每种"味"各有红、绿、蓝3种"色"的质量是不分的事实不符。

5、沈致远教授说，按照标准模型，夸克衰变参量由6个C-K-M三角形代表，C、K、M分别代表卡比博（Cabibbo）、小林诚（Kobayash）、益川敏英（Masakawa）等3人，后两人曾获得诺贝尔物理学奖。C-K-M三角形中的归一化三角形，一个内角γ之误差过大，三内角之和不等于180°。即问题是归一化三角形，是否真是三角形？如果不是，标准模型必须修改。但他的SQS理论认为归一化三角形，不是一个三角形而是三个三角形，γ角之误差过大及其三内角之和不等于180°，是标准模型将三个三角形当作一个三角形处理。而他的SQS理论算出的结果，又是与实验数据符合，为标准模型解了困。但我们认为，仍请拿出国际主流认可的实验事实根据来。因为卡比博、小林诚、益川敏英等3人的主要成就，是解决了夸克"味"的3代共6种的分代问题，但并没有给出具体定量的与实验数据相符合的质量谱计算公式。

而根据"96版质谱公式"，对应C-K-M三角形，实际代表质量起源的量子数弦图类似大坝船闸的三道闸门。众所周知，C-K-M也称卡比博-小林-益川矩阵，是标准模型表征顶类型和底类型夸克间，通过W粒子弱相互作用的耦合强度。1963年卡比博首先给出二代夸克的情形，被称为卡比博矩阵或卡比博角。1973年小林诚和益川敏英把它推广到三代夸克。三代矩阵含有相位，可以用来解释弱相互作用中的电荷宇称对称性破缺（CP破坏）。CP破坏是解释自宇宙大爆炸以来仅物质存在(即反物质消失)的沙卡洛夫三条件（热力学非平衡，重子数不守恒，C和CP对称性不守恒）之一。因此，寻找CKM矩阵参数的微观物理起源，是粒子物理理论研究的重大课题之一。

我们没有走一个CKM三角形或三个CKM三角形之路，而是寻找巴尔末公式类似的玻尔-卢瑟福的核式弦图来求解"质量光谱"线公式。由此首先要解读波尔的类似主量子数n，联系96版质谱公式的主量子数N，实际蕴含类似小林诚和益川敏英基于卡比博的一次"分代"而提出在强相互作用中存在有三次"分代"的时空撕裂。我们在96版质谱公式中，就此分类排出夸克和轻子各组质量谱主量子数N＝1、2和3。这是基于或参照卡比博、小林诚和益川敏英思想的创新。

众所周知，撕裂可联系断裂力学，有裂纹分类。断裂力学研究裂纹，可以使用材料力学、弹性力学、塑形力学的知识，分析裂纹如何形成、扩展以及如何发生断裂。这里因涉及夹杂缺陷等材料结构，裂纹应具有不确定性。以薄板材为例，按裂纹的一种几何分类方法，裂纹可抽象化分成深埋裂纹、表面裂纹和穿透裂纹等3类。但这其中的每一类也很复杂。以穿透性裂纹为例，裂纹从板的左边到板的右边，它所受的又可以有很多种。如有上下张开撕裂的张开型裂纹；前后推开撕裂的滑开型裂纹；左右错位撕裂的撕开型裂纹等三种。张开型裂纹为I型裂纹、滑开型裂纹为II型裂纹、撕开型裂纹为III型裂纹，是从通俗命名过度到了学术命名。即裂纹的分类：表面裂纹、深埋裂纹、穿透裂纹，是从裂纹发生的位置、几何形状上定义的，而I型，II型，III型是着重从受力特征上定义的。这两种定义是从不同的角度对裂纹的分类；其次，I，II，III型裂纹都是对穿透型裂纹而言的；再次，I型裂纹是正应力破坏；II型， III型裂纹是剪应力破坏；但是III型裂纹的剪应力和II型裂纹剪应力方向不同，II型裂纹平行于裂纹扩展方向，III裂纹则垂直于裂纹扩展方向。同样条件下，哪种裂纹的破坏性最强呢？在工程实际中，结构的受力方式是非常复杂的，复合裂纹的情况也太多。然而联系质量起源，到底要裂纹虚拟什么？

这里要裂纹虚拟的是弦图，是能量、质量，是希格斯粒子，即裂纹弦其大小是质量荷的大小。裂纹弦并不意味着单个粒子或单个作用，而是通过裂纹弦的不同的振动模式，表示粒子谱系列作用的统一。对于某种振动模式，这种振动模式可用诸如质量、自旋之类的各种量子数来刻画。裂纹弦的基本思想是每一种裂纹弦的振动模式，都携带有一组量子数，而这组量子数与某类可区分的基本粒子是相对应的。这样，我们就联系上夸克；而且从体会上面的 I、II、III型裂纹弦的划分中，也可逐步来设想夸克粒子质量谱计算公式的分代等问题。

6、沈致远教授说，从广义相对论方程出发建立统一场论基本方程，广义相对论方程右边是动力学公式，左边是运动学公式；爱因斯坦对此方程左边的源于基本原理的因以大理石表示满意，对带有人为因素的方程右边的果以稻草表示不满意，并说要将稻草变为大理石以寻求统一场论基本方程。但爱因斯坦以失败告终，所以他要舍弃广义相对论方程右边的稻草，从方程左边的大理石出发建立基本方程。即右边为零的广义相对论方程代表真空，顺理成章以真空为空间之基态，作宇宙万物之基础，并重新定义广义相对论方程的度规张量，乘以高斯几率分布。那么数学推导方程的右边之动力学公式就会自动出现。

沈致远教授说这里引入几率是关键，这两个简单的宏观基本方程，右边之因包含几率，左边之果不包含几率。随机原因怎么会产生完全确定的结果？这是因为基本粒子内部运动具有许多条彼此分开的轨道，各代表不同的量子态。粒子在一条轨道上的运动状态是完全确定的，粒子在何时跳到哪一条轨道是随机的，由方程右边的几率决定。量子论是从量子化到几率解释，他的SQS理论则是从几率化到量子解释，给出所有基本粒子之内部运动规律、特性参量及其相互作用。但由于方程之精确解尚未求出，只能作一些定性和半定量分析。

例如他的这两个方程，分析能符合的是，所有四种作用力统一于71倍普朗克长度，可解释静电力与引力之巨大差异。即其一相当于左右两边均为大理石的广义相对论方程的引力方程，在小于四分之一普朗克长度时引力变为斥力，排除了引起无穷大的"奇点"。其二也相当于麦克斯韦方程的运动学/动力学方程。沈教授的这种篼底，他的一通百通，随之而来真找到正确的包罗万象的原始统一场论基本方程，窥其一斑或欲睹全豹，还真致远。即未来仍有待原始基本方程之精确解的求出，尚须努力；他说留的25项预测，是供实验检验，说这等于白说。

 7、统一场论引入几率，早有先例。如玻恩在波粒二象性中引入几率波描述；又如目前罗威利的圈引力理论，对转移概率"自旋网事件"的自旋泡沫，也是采用几率云与自旋网相结合的数学描述方法。其实，爱因斯坦的广义相对论方程也含有几率成分，只是没有被认真开发。因为广义相对论方程是建立在黎曼张量的数学基础上的，彭罗斯认为，在广义相对论方程中黎曼张量应分为韦尔张量和里奇张量。韦尔张量的自由引力场效应相当于纯粹的像散透镜，有正聚焦和负聚焦的焦距。但里奇张量是物质分布决定的聚焦效应，只相当于一个正透镜。具体应用里奇（Ricci）张量的地方是：不管平移或圆周运动，两个物体中当一个物体有被绕着的物体作圆周运动时，被绕物体整体的体积有同时协变向内产生加速类似的向心力的收缩或缩并、缩约作用。

即存在体积减少的聚焦效应；圆周运动要整体实施这种效应，在被绕着物体及作圆周运动物体的半径与质量及距离之间的比例存在巨大差异关系时，必然存在量子信息隐形传输的实数光速与虚数超光速的几率波联系。所以就是连杨新铁教授等人认为，广义相对论方程不存在压缩的时空流形描述，也是错的。狭义相对论数学方程ｃ²＝ｍ₀(静止质量)ｃ²÷√[1－(ｖ²/ｃ²)]的质速关系中，爱因斯坦把虚数超光速排斥在外，主要是为了把像在点内空间没有实在性的量子信息隐形传输排斥掉。因为即使像发表相对论把时空搞得很抽象的爱因斯坦的天才头脑，也是很理解像虚数的点内空间没有物质实在性的的量子信息隐形传输论。但玻尔是支持像虚数的点内空间有量子信息隐形传输论的；玻尔和爱因斯坦等学派的交锋，对决相持了数十年，直到上世纪60年代以后，贝尔等人用数学和一系列精巧的实验，最终证明是玻尔对，而爱因斯坦错了。

但爱因斯坦为什么会错？他是坚持"物质第一性原则"，才舍掉相对论数学方程中虚数描述的像量子信息隐形传输的超光速的。爱因斯坦惹的这个麻烦很大了，2014年3月31日王令隽教授在《评所谓宇宙暴涨的证据》一文中说："宇宙膨胀速度超过光速几百倍，因而完全违背相对论的基本假定。宇宙大爆炸理论是建立在相对论基础之上的，大爆炸理论违背相对论，就是自相矛盾"。王令隽教授也是坚持"物质第一性原则"的人，证据是王令隽教授尊敬戴元本、何祚庥等老师，在中科院时曾做过他们的学生。戴元本、何祚庥等老师是著名的研究层子模型的领军人物，层子模型就是坚持"物质第一性原则"的，也深得王令隽的跟随。宇宙暴涨违反相对论了吗？没有，是违反了爱因斯坦的语言文字表达旨意，而没有违反爱因斯坦的数学公式表达旨意。