与吴新忠博士讨论三旋理论

                             王德奎（绵阳日报社，四川绵阳，621000 ）

    摘要：科学受哲学影响，但科学不等于哲学。科学解决的是自然现象问题，科学可以有预言，但科学不是一下子把所有的问题都解决；科学等同于实验，遇到非常困难的问题，也只能走一步算一步。所以提出夸克模型的盖尔曼是与玻尔相似的科学家，他们都不是科学家兼政治家类似的哲学家。哲学企图解决所有的问题，它必然包括存在与思维的问题，因此它容易把不需要意会的物质和需要意会的物质混淆。三旋理论定位的是解决这种混淆的数学方法，而三旋坐标和芝诺坐标先后的提出，揭开了点内空间之谜、虚数之谜，以及物质与信息、虚构与实在的归属问题。
    关键词：芝诺坐标、复合时空论、点内空间、虚数之谜、三旋
   
                             一、问题出在芝诺坐标
    吴新忠先生是浙江东阳人，1968年生，获南京大学生化系学士、浙江大学哲学系硕士、武汉大学哲学系博士学位。目前在上海交通大学科学史系面向硕博连读研究生讲授《社会主义与当代世界》课程。2002年与赵国求等人合作的《物理学的新神曲》一书出版，2003年12月又再版。2004年3月，吴先生读了笔者的《解读时间简史》一书后，买了三本笔者的《三旋理论初探》一书去组织研读。最近，笔者请他对“三旋理论”横挑鼻子竖挑眼评说，具体分析“三旋理论”中错误，我愿意一一回答。下面是吴博士的电子邮件《问题出在芝诺坐标》提的意见：
    你是从复合时空论的启发下，提出芝诺坐标的；实际上，复合时空只能有4重而非16重，因为同一个非正常洛伦兹变换的空间3个坐标必须是协变的，不能单独一个变换。同一个思维对象在不同的大脑中具有不同的神经活动方式，但你企图把虚构的对象与实在的对象放在某种时空坐标中一起讨论的时候，你一定混淆了不同本体论层次的对象。
    内心的想法在科学中是不算数的。你把想象的东西与可观察的东西放在同一个芝诺坐标中，就是一种把镜像与实物混同的错误，自己老早就糊涂了还一条心地痴迷不悟。
    在个人心理层面上，想象的东西与实在的东西会激发相同的行为，但是基本粒子如何会受到想象的东西的实在的影响？因为马克思哲学教材中，没有把存在与思维的异质性论证清楚，所以你有游戏物理的权利。但是，马克思教导我们：“工人的苦难经历就是存在与思维，理想与现实对立的最有力证明。”
  
                           二、回答“问题出在芝诺坐标”之说
    2002年5月四川科技出版社出版笔者70万字的《三旋理论初探》一书，该书第一篇《三旋数学》的第二章 《三旋与五维时空》的第2.1节《 芝诺坐标》，对“夸克”和“层子”用“芝诺坐标”作了“实”与“虚”的界面划分，这是崔君达与何祚庥的争论引起的。笔者不同意崔君达的“夸克不存在”之说，这与何祚庥相似。但笔者也不同意把“夸克”和“层子”扯在一起；把“夸克”和“层子”扯在一起，何祚庥与崔君达相似。
    盖尔曼不主张物质无限可分，他用一种海鸟的叫声“夸克”，命名电子、质子和中子的三等分。笔者认为，这说明是物质结构已经开始了一种转折：即物质结构今后的可分，既可以类似是“物质”，也可以类似是“声音”；如果是“声音”，它仅类似是物质的“振动”或能量的传播，不象“物质”可以直接观察，但“声音”和“物质”都是一种的客观的存在，而盖尔曼又没有说它无限可分，所以笔者认为“夸克”是一种实的存在；盖尔曼提出夸克模型，他是与玻尔相似的科学家，而不是科学家兼政治家类似的哲学家。这里科学受哲学影响，但科学不等于哲学，科学解决的是自然现象问题。科学可以有预言，但科学不是一下子把所有的问题都解决。科学等同于实验，遇到非常困难的问题，也只能走一步算一步。但“层子”不同。“层子”是“冷战”时期的产物，例如，“层子学”的开创者，主张“物质无限可分”，鼓吹“层子是无限可分的”,层子下面有“亚层子”，“亚层子”下面有“无子”，“无子”下面有“前子”，“前子”下面有“毛子”，等等，“层子”的命名，不用管这些“子”们是否真的存在，“无子”即无产阶级子，“前子”即前进子，“毛子”即毛泽东子，等等。所以笔者认为有的“层子”，有的是一种实的存在，有的就可能是一种虚的存在。这里“层子是无限可分”的哲学，企图解决的是所有的问题，它必然包括存在与思维的问题，因此它容易把不需要意会的物质和需要意会的物质混淆。三旋理论定位的是解决这种混淆的数学方法，而三旋坐标和芝诺坐标先后的提出，揭开了点内空间之谜、虚数之谜，以及物质与信息、虚构与实在的归属问题。但是，吴博士声称“问题出在芝诺坐标”，不知从何说起？
    吴博士声称：“你是从复合时空论的启发下，提出芝诺坐标的”，但这也仅是吴博士的想象。实际上，在1996年2月26日，《光明日报》发表天津大学崔君达教授的文章《夸克存在吗》，表达他对“夸克说”的质疑。1996年9月2日，《科技日报》发表何祚麻院士的《评崔君达教授的“复合时空论”》，称“复合时空论”是“病态科学”。1996年12月2日，《科技日报》又发表了崔君达反驳何祚麻的文章《复合时空论并非病态科学》。是在这场公开的争论时，笔者才看到了崔君达的“复合时空理论”这个概念的，但内容并不十分清楚。1998年10月笔者到南京理工大学拜访人文学院副院长祁洞之教授，他因早了解三旋理论，就将崔君达1997年在南京理工大学讲“复合时空论”的资料拿给笔者，要求对此作评论。笔者才认真拜读了崔君达的《复合时空论》。
    崔君达反对“物质是无限可分”的玄思，笔者赞同。崔君达赞同柏拉图对德漠克利特的原子说的反感，笔者不赞同。即崔君达认为在科学史上还有另外一个物质分类的成功范例，那就是对晶体的分类，即从32点群到230空间群的分类法，而这个分类法则与原子论，以及元素周期表并无直接的关系，所用的群论方法则是有限群。而230空间群理论起源于柏拉图正多面体只能有五种的想法，因为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、棱角等进行精确的测量，从而开始考虑用群论的数学方法对晶体进行分类，建立起了成功的晶体分类理论。在1890年前后，俄国费多罗夫等发现：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。即若对原11个群，在定义对称元时用左手三维空间坐标系；则在定义对映群的群元时，应用右手空间。两对映群的群元完全相同，只是所用空间背景不同。所以，在这里，费多罗夫等人是完全经验地使用了一种两重三维空间背景。这种时空是根本不能从相对论中推导出的！崔君达说，如果我们认真地全面地研究230空间群，则必须应该涉及时空背景，即时空变换群，这则是连续群了。这条思路的下一站，很自然地就是复合时空论，并且伴随着还有ＳＵ（2）和ＳＵ（3），而这与原子论无关。见了（3）就想到“三生万物”，从而认定有三个层子或夸克，那是不熟悉群论的人的一种望文生义。
                       三、西方和东方的“三生万物”错在哪里呢？
    南京大学沈骊天教授在《三旋生万物》的文章中说，读罢美国弦理论家B·格林的《宇宙的琴弦》，尚在赞叹感慨之时，又有幸浏览一部中国作者的奇书《三旋理论初探》，让我知道了：在中国本土，有一位不屈不挠的探索者，按自己的方式独立构建了一种不仅不同于经典物理学，不同于量子力学、相对论，而且不同于超弦理论的崭新物理学体系。从三旋理论的基本思路看，它对超弦理论万物归一——宇宙的基本物质要素归结为一维的弦——的假设是完全赞同的。三旋理论认为组成万物最基本的客体是一维的圈，即闭合的弦、弦圈。三旋理论不仅仅是在阐释西方学者所主张的超弦理论，它在一定程度上超越了西方弦理论家的视野，显示出其独特的创新思维——三旋生万物的思想。 超弦理论认为：弦是一维的，然而它那消失的粗细维度，又可能包含着卷缩在普朗克尺度(十亿亿亿亿分之一厘米)中的卷缩维(《宇宙的琴弦》185页)。《三旋理论初探》是认可这一假设的，因而又将闭合的弦(弦圈)称为类圈体(《三旋理论初探》4页)。一维的弦圈，除了超弦理论所说的各种外在运动；还应有三旋理论所说的体旋——绕圈面内轴线的旋转，面旋——绕垂直于圈面的圈中心轴线的旋转，线旋——绕圈体内环状中心线的旋转(《三旋理论初探》5-6页、32页、105~107页、356页)这三种“内禀”运动。这里线旋的存在显然是以弦圈、类圈体在线的粗细尺度上存在卷缩维为前提的，否则“中心线”、“线旋”的概念都将没有意义。线旋由于类圈体的闭合是否有扭转，而分为非平凡、平凡线旋(《三旋理论初探》5页、323页、357页、363页)。 按我的理解：三旋理论的基本思想是弦圈为万物的基本要素，弦圈的“外在运动”决定物理学所观察的粒子的“运动特性”，弦圈的“内禀运动”(三旋运动)则决定粒子的“物性”，或者说：性质、形态各异的万物皆由三旋铺展而形成。“万物归于弦”、“三旋生万物”这两句话可以分别表示出“超弦理论”和“三旋理论”的精萃。三旋理论以后者为特色，却包容着前者。圈态密码——人类认识物质的崭新里程碑 ，三旋理论的“三旋生万物”的思想，集中地表现在“圈态密码”观念的提出： 三旋理论指出三旋的体旋有二种状态(正、反)，面旋有二种状态(正、反)，线旋中的平凡线旋有二种状态(正、反)，线旋中的非平凡线旋有四种状态(左斜：正、反，右斜；正、反)；按单动(只做一种旋动)、双动(同时做两种旋动)、三动(同时做三种旋动)可以有62种不同的三旋状态组合(《三旋理论初探》11页、323页、392页)。而基本粒子的不同种类(基本粒子连同赫格斯粒子在内也恰恰有62种)及其各自的性质，则都由不同的三旋状态组合决定；它们还分别对应于一定的流形的固有拓扑性质(《三旋理论初探》35~47页)。三旋理论将表示各种基本粒子的“三旋状态组合”称为“圈态密码”(圈态指弦圈的三旋状态)。圈态密码以弦圈的三旋状态组合表示基本粒字子，较之人类对物质的认识史上的化学以分子式表示物质结构，原子物理学以质子、中子、电子的组合表示上百种原子，夸克理论以夸克组合表示数百种强子，堪称又一座崭新的里程碑；从而推出了以三旋组合多样性铺展宇宙多样性这一极为深刻的思想。 破译“圈态密码”不仅意味着找到形成各种粒子的圈态；而且还应当意味着建立起三旋状态和现有物理学所认识的各种基本粒子属性的联系。《三旋理论初探》第403页至406页给出了作者所推测的部分夸克、强子的圈态密码，第51页至58页则给出了作者经过艰苦探索得到的由圈态拓扑性质计算基本粒子质量谱的计算公式和计算结果。认真、确切地破译全部圈态密码应是三旋理论继续研究的重要任务。这一任务的完成将使物理学现有的许多不解之谜，如基本粒子为什么有3个家族6种味道3种颜色、时间空间的本质、类星体及暗物质究竟为何物等等，全都有希望通过三旋运动得到清楚的解释；同时也将有可能建立起三旋理论的假设与实验验证之间畅通的桥梁——如该书所提出的胶子球实验证伪的数据条件等。尽管我感觉：今天的三旋理论探索，离开完全破译圈态密码还有相当的距离；然而，“圈态密码”的提出，即使在今天，给予人们的振聋发聩的震撼和对当今物理学研究的深远影响，也是难以估量的：经典物理学磁场作为旋量的奥秘，有希望从三旋一定的圈态得到说明。 二十世纪后半期物理学所研究的基本粒子的许多性质越来越远离日常经验，许多难以用经验描述的性质，如自旋、同位旋等，被称为“内禀性质”，换言之也就是无法说出它们究竟是什么性质；而三旋理论却可以通过圈态的三旋组合得到合理的解释。夸克幽禁之谜，物质无限可分的困惑，也有可能用圈态组合的思想加以解决：三旋组合状态是一个整体，其基本要素是作为运动状态的“旋”而非独立的粒子(《三旋理论初探》411页、417页)。 圈态多于点态、环面比球面更普遍的理由在三旋理论中被归结为宇宙各种可能空间形式的选择(《三旋理论初探》37-40页)。事实上，自然界中行星围绕恒星旋转、天体自转、星系自转、电子围绕原子核旋转、电子自旋……这些旋转运动的大量存在，即使从经验层次上也证明了圈态的普遍性。
    从“三旋生万物”出发，崔君达认为的晶体230空间群的分类法，时空背景变换群在定义对称元时用左手和右手的三维空间坐标系的对称与破缺，以及这种时空是根本不能从相对论中推导出，必须是复合时空论，等等，是言过其实。从“三旋”出发，群论实际是一种分数旋论。230种晶体空间群就是一种分数旋凝固而形成的结晶。而“三旋”的左手或右手的单手规则发生的极向守恒，左右手或右左手的双手规则发生的极向对称，已经能解开自然的对称与破缺之谜。即三旋理论能够覆盖“复合时空论”。但崔君达认为“夸克是物理实在的粒子的信条是一个真正的科学欺骗……实际上夸克只能在SU（3）对称的纯数学的U空间中定义，而不能在实在的时空中定义。”涉及到对“物质”的这种实的存在与虚的存在的界面划分；崔君达说，“复合时空论”只不过是舍弃了相对论中一个不恰当的“恒等变换”假设得到的，认真拜读不难发现相对论中舍弃的是负数开平方---虚数假设，说穿了就是超光速。崔君达把“超光速”捡拾起来，把只能有4重的时空发展为16重复合时空，这是笔者不同意的。
    实际崔君达并不真懂相对论和晶体230空间群的时空。因为爱因斯坦和费多罗夫研究的这些时空是点外时空，但相对论和晶体230空间群论是不同的；即晶体230空间群论只涉及点外时空，但相对论却要涉及点外和点内时空。崔君达说相对论舍弃的那个不恰当的“恒等变换”假设，就涉及点内时空，即点内空间之谜、虚数之谜，以及物质与信息、虚构与实在的归属问题。1970年霍金研究奇点黑洞，发现空间能破裂，涉及到相对论的点内时空问题。三旋坐标提出了一种不同于笛卡儿静止的有长度的三角坐标而有非静止非长度的特点，它的优点是能把曲面、曲线几何相与能量、动量物理相自然而直观地紧密结合，一开始就揭示出自然的本质既具有简单性，又具有复杂性。这是1958年大跃进，到1959年底，笔者家乡农村陷入大饥荒，唤起笔者对物质无限可分说的幻想：“粮食”无限可分还是“粮食”，“人”无限可分还是“人”，社会主义不是可以自动建成吗？但凭我很少一点的科普知识，知道分到原子，从电子到原子核，虽说有如从地球到太阳那么远，但这段只有空间的距离，是不知怎么分的？空间能破裂吗？平面破裂是类似圆圈吗？笔者受自然全息的启示，锅中沸水心液体向四周的翻滚对流，在水加热达到临界状态时各个局部区域也会呈现类似平面破裂成圆圈的现象，如果把这种现象上升为基础的几何学结构,反过来把锅中沸水对流抽象缩影反映在一个点上，它类似粗实线段绕轴心转动再将两端接合的线旋；如果把它定名为不分明自旋，那么圈体绕垂直于圈面的轴的面旋，圈体绕过圈面的轴的体旋，就称为分明自旋。分明与不分明自旋结合使一个类圈体变成一种三旋唯象学研究的对象。这就是三旋坐标和芝诺坐标的起源。
    但三旋坐标和芝诺坐标是不同的，芝诺坐标是笔者受古希腊飞毛腿追不上乌龟的故事，即芝诺悖论的启发，提出的。两千多年来东西方的哲学家和科学家们，都认为芝诺悖论是一个运动不可能问题或求极限问题，笔者却认为芝诺悖论是一个运动与界面问题或求点内时空问题。笔者1997年在《延边大学学报（社）》第三期发表的《关于芝诺悖论引起的哲学思考》，就是介绍芝诺坐标的。笔者把它联系物质的宇宙贮存和大脑贮存，早在1984年11月25日至29日到呼和浩特市参加第二届全国生物全息律研讨会，1985年7月24日至28日在哈尔滨市参加第二届全国思维科学专题讨论会，笔者到会都报告了《物质的宇宙贮存和大脑贮存》的论文。三旋理论所说的体旋——绕圈面内轴线的旋转，面旋——绕垂直于圈面的中心轴线的旋转，线旋——绕圈体内环状中心线的旋转，表示各种基本粒子的“三旋状态组合”称为“圈态密码”；这里类圈体的自旋，不同于宏观物体的自旋，是物性的内禀运动。正如光速不同于声速，光速是自然内禀一样。而毛腿追不上乌龟的芝诺悖论，如果毛腿追乌龟到点内时空，类似把大脑比作一个点，那么光线进入大脑，犹如物质进入点内；信息即是进入点内的代表。三旋理论认为，虚数也联系点内空间，所以信息范型类似虚数论。它的观控来源于物质和信息相对观控界面类似是有眼孔的，就是说，任何宏观物质要变为信息，都要类似化为微观物质特性，通过观控相对界的点孔进行比特计量。这里不但把宏观和微观联系在一起了，而且把物质熵和信息熵也联系在一起了。因为实际它是以爱因斯坦相对论中的光速有极限，作为信息与物质相对划分的界面。映射数学的唯象公式是：
                   复数=实数+虚数                              （1）
                   时空=物质+信息                              （2）
                   物质+信息=实数+虚数                         （3）
    物质和信息的本质是什么？从观控相对界看，物质是相对信息而言，类似复数偏重实数的一种现象；信息是相对物质而言，类似复数偏重虚数的一种现象。这类似偏微分方程求导，也类似泛系方法。信息是任何物质不可或缺的组成部分，并且这里存在一个物质和信息观控相对界问题，如物质不能直接进入大脑变成为意识，物质和信息常常是结合在一起的，人们认识物质常常要通过大脑的意识起作用。所以笔者把“思维与存在”作为纵坐标，把“物质与真空”作为横坐标，正交做成芝诺坐标。坐标交点为界面零点，从零点坐标正向为不需要意会理解的“物质与真空”或“思维与存在”；从零点坐标反向为需要意会理解的“物质与真空”或“思维与存在”。这样芝诺坐标中，第一象限类似正物质或正时空，第二象限类似负物质或负时空，第三象限类似虚物质或虚时空，第四象限类似反物质或反时空。完全进入点内，类似进入第三象限的芝诺坐标。，
    即芝诺坐标从能进入点内的角度，提出了一种不同于笛卡儿的只有上下、左右、前后长度的三角坐标。因此，芝诺坐标能够覆盖所有的实在的对象与虚构的对象，但这并不混淆不同本体论层次的对象，因为人世间的事物，虚构的对象与实在的对象本来就是放在一起的，同一个思维对象虽然在不同的大脑中具有不同的神经活动方式，这类似一个个芝诺坐标，它们都和总的芝诺坐标相似，只能有4重而非16重，并且总芝诺坐标能够装进分立的芝诺坐标。混淆不同本体论层次对象的是《复合时空论》，或笛卡儿的只有上下、左右、前后长度的三角坐标。例如，“光速” 和“超光速”在人世间本来就是混淆一起的。在三角坐标中，相对论要舍弃“超光速”或要作为一个不恰当的“恒等变换”假设舍弃。而在芝诺坐标中，“超光速”可以在它的第二、三、四象限描述，如目前所有的“超光速”实验计算、克隆，以及如描述宋代的岳飞打三国的张飞等类似信息，作真的看，信息计算可以有超光速;作假的看，可以算戏说、文学和艺术。即信息可以光速传播，信息可以光速为零储存，信息可以超光速增殖。
    崔君达的复合时空明明是把三角坐标从4重象限发展到16重象限，吴博士却声称“复合时空只能有4重而非16重”，“问题出在芝诺坐标”。这就怪了，笔者用芝诺坐标，就是用此反对崔君达的复合时空论把4重坐标分成16重坐标的，怎么这一切都成了笔者的东西呢？吴博士读书，是心猿意马，神不守舍吗？不！因为吴博士说：“我在赵国求的刊物上发表的量子复合时空理论，纠正了崔君达原来理论中的失误，当然我的观点也需要实验检验。”吴博士纠正崔君达的论文，笔者没有看到；联系吴博士与赵国求等人写的《物理学的新神曲》一书，承认实在的对象中有“超光速”，吴博士的4重复合时空是否需要做“超光速”的实验检验？
    笔者的芝诺坐标也许有错，因为笔者的虚数在点内的观点还不成熟。1965年笔者在大学上《高等数学》，学导数的几何解释，初识点内方法，即求函数的导数，切线在弧线的切点，可用圆面代表切点，圆线段代表弧线，圆内弦线代表切线。这种点内三角形方法，可在求切线坐标变换、曲阜半径公式、天体运行的公式等中应用。笔者在大学学《材料力学》，应力状态理论基础的二向应力状态研究，所谓的应力圆也是类似点内三角形方法的应用。从美国数学家鲁滨逊1960年提出非标准分析、内部集合论，到1983年著名科幻小说家吉布森提出赛博空间。直接联系电脑是一种虚拟生存，等等，都是一种点内几何空间的探索。笔者准备写的《赛博大舞台——虚数之谜、点内之谜》一书，就是想介绍“三旋理论”在研究物质存在有向自己内部作运动的空间属性时，发现的这个“点内几何空间和点外几何空间有虚与实、正与负对应的自然属性”的重大的数学观点：因为它提出了几千年来的虚数应用之谜、复数的应用之谜，这就是人类的大脑空间和电脑的赛博空间拥有的虚拟生存和数字化天地；以及赛博空间类似生死界的虚实、阴阳界的正负。而把信息论与相对论结合，也称为观控相对论,实际是信息相对论，
    芝诺坐标把镜像与实物混同，但是分开象限的。笔者老早对“点内几何空间和点外几何空间有虚与实对应”的糊涂，是对“三旋理论定位要解决这种混淆的数学方法”的一条心地痴迷不悟。但笔者再糊涂，也比知道马克思更清楚知道毛泽东和邓小平。马克思教导我们：“工人的苦难经历就是存在与思维，理想与现实对立的最有力证明。”但毛泽东教导我们是：“千万不要忘记阶级斗争。”邓小平教导我们是：“贫穷不是社会主义。”三旋理论是用几十万中国同胞命换来的，所以笔者并没有游戏物理的权利。 在个人心理层面上，想象的东西与实在的东西会激发相同的行为，但是基本粒子如何会受到想象的东西的实在的影响？还是请吴博士再认真地审读２００３年５月我在四川科技出版社出版的《三旋理论初探》和２００３年９月在天津古籍出版社出版的《解读＜时间简史＞》两本专著。笔者也希望各位朋友、老师去横挑鼻子竖挑眼。
 
                                参考文献
1、王德奎， 三旋理论初探， 四川科学技术出版社， 2002年5月；
2、王德奎，从卡一丘空间到轨形拓扑，凉山大学学报，2003年第1期；
3、王德奎， 解读《时间简史》，天津古籍出版社 ，2003年9月;
4、赵国求，吴新忠，物理学的新神曲--量子力学曲率解释，武汉出版社, 2002.年8月。
       作者简介：王德奎，59岁,绵阳日报编辑,Ema:y-tx@163.com