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观控相对界与信息范型(下)
[楼主] 作者:yetiaoxin  发表时间:2005/03/02 10:06
点击:206次

                                     观控相对界与信息范型(下)
                                      --兼评两种量子力学的新解释

                                           刘月生1  王德奎2
                                 (1 河池学院政法系,广西宜州  546300)
                                   2 四川绵阳日报社,四川绵阳,621000) 

    摘要:从观控相对界的信息范型观出发,重新解释了两种量子力学的新解释,尝试对20世纪完成的哲学的“语言学转向”作一初步总结。
    关键词:观控相对界、信息范型、三旋理论、量子力学、语言学转向

                       四、对比倪光炯看观控相对界的消干效应
     5、倪光炯教授的论文《对量子力学的一种新解释》分上下篇(上篇《测量与信息》,下篇《量子力学中的认识论和法论问题》)。
    上篇倪教授的"自在之物"无信息也不分物质与信息的界面。这个"自在之物"有偏重实数的"结构信息"。换言之,倪教授认为:"信息的获得不是一种反映过程,而是一种变革过程的结果。信息是测量时由主体(通过仪器)与客体共同创造出来的。这就是这个不确定关系式含义",我们则将此称为物质能向点内陷落,类似物质进入点内界面生存的主体和客体相互作用共同创造的类似历史求和的"交换信息"。倪教授所讲的过去大多数物理学家(包括爱因斯坦在内)都认为这些信息是客观存在的,即未测之前便已存在了。我们把这里存在的信息叫作宏观与微观、物质与信息是联系在一起的"实数+虚数结构信息"。倪教授说以玻尔和海森伯为代表的哥本哈根学派则有所不同,我们不同意这一说法,是因为玻尔所指的是主体(仪器)和客体相互作用而形成的类似历史求和的"交换信息",已不单指客体的实数+虚数结构信息,他俩人强调Δx与Δp的测量之间有排斥性,是因为主体不同,测量仪器不同,信息增殖历史求和的交换信息不同,因此不管是微观还是宏观都存在一种不确定性关系式。
    倪教授虽然维护了哥本哈根观点,即量子力学的"正统解释",而且未停留在这一水平上,还揭示了哥本哈根学派难以超越的关键一步:把仪器和微观客体的相互作用仅仅看成是观控相对界眼孔的"干扰",而没有理解是物质变信息、宏观变微观的"变革",这就把变革与干扰混为一谈了。我们认为"自在之物"存在实数+虚数结构信息,但没有信息增殖,而微观或宏观客体在仪器与之相互作用时,大脑对此的解释却会出现信息增殖。因为这一信息增殖的变革过程是主客体双方共同创造的历史求和"交换信息",既不同于微观或宏观客体的实数+虚数结构信息,也不同于主体(仪器)或通过观控相对界的实数+虚数结构信息。由于主客体相互作用是一种物质与信息泛系求导的交换过程,既有已形成的实数结构,又有潜在的可能形成但还未出现的虚数结构,故称之为历史求和的"交换信息"。
    倪光炯教授也直接用到过复数这种量子力学语言:"量子力学的深层次理解是以元气或西方后来所说的以太或真空为基础的:粒子是元气的激发态,它的波函数有虚实两部,如Ψp(χ,t)的复数表达式所示正是阴和阳的数学表述,而波函数中的坐标x当然是场而非粒子的流动坐标。在Ψp(χ,t)的复数表达式中,固定x(或t)便看到阴阳双方随t(或x)此消彼长地作周期性变化。还要注意阴与阳的差别不过是相对的,只要作一个相位(规范)变换Ψ→eiθΨ=Ψ′,便可看到阴(或阳)立刻向其对立面阳(或阴)转化过去。此外,与Ψp(χ,t)的复数表达式中粒子对应的反粒子波函数只是以―i代替i。"
    倪教授对量子力学的这一深层次理解,还是没有物质可分终结类圈体似的超弦观念的前哲学时代思维,即不是信息范型虚数论,特别是没有说明历史求和的交换信息,为不断准确把握信息进化提供了坚实的科学基础。倪教授用一个系统图把认识论和本体论结合在一起,也正如我们曾经把申农的本体论信息偏重实数与维纳的认识论信息偏重虚数,简单归为二重结构互补的广义信息范型一样,以为这两人的公式完全一样,仅仅是正负号的差别。
    6、由于历史求和交换信息是在观控相对界的眼孔测量中出现的,不同观控相对界眼孔测量是可能性空间,如何转化为现实信息呢?倪教授强调只有通过测量,即变革手段才能实现从实数"自在之物"向虚数"为我之物"的转化,也就是说由主客体的偏重实数"结构信息"向偏重虚数"交换信息"的转化。倪教授说:首先,通过适当的边界条件,近似地从'自在之物'中分出准备考察的体系,用量子态|Ψ>[狄拉克引入时称为希尔伯特空间的一个(右)矢(Ket)]来表示,它是没有表象的,所以不含坐标x,在海森伯图景中,甚至也不含时间t;然后,根据研究者希望观察什么现象,便选取测量什么量(例如一个粒子的位置x)的"假想仪器",记为|x,t>,于是可得到相应的x表象中的波函数,记为Ψ(x,t)=,它是"量子态矢"|Ψ>在"坐标基矢"|x,t >上的"投影"(也称为缩并或标积)。由此倪教授得出结论:"波函数是虚拟测量的概率幅";既然是虚拟的可能世界,测量不破坏量子态的相干性,而虚拟测量得到的某种表象的波函数在该表象空间各点所反映的粒子,又是以"矛盾场"(主客体相互关系的交换信息过程)的形式而存在的,一旦上述可能转化为现实世界,即"一旦当一个电子被探测器上的原子俘获,两者形成新的量子关联态,即此电子在一确定的x点被测量到时,这便是一个实际的矛盾转化过程,它使得原来虚拟的电子与周围环境相互作用的'矛盾场'在空间其他各点立刻归于消失。这就是所谓波函数向x点塌缩的意义。"
    我们则认为作为历史求和交换信息的具体形式的Ψ,表示潜在的信息增殖的可能性,既实(表达客体的实数结构信息)又虚(可能出现的主客体相作用的虚数交换信息),反映虚拟的观控相对界仪器与微观客体相互作用的关系载体。它表达历史求和交换信息的波函数既是人类历史上最伟大的发明,也为物理学提供了新的物质信息范型复数论。用观控相对论界的信息范型复数论看盖尔曼的量子力学新解释,就明白他论证的关键,恰恰是不回避开消干效应的主体性方面。这种量子力学新解释告诉我们:经典物理学是可以从量子力学推导出来的,只有量子力学才是物理学惟一的理论基础。能否因此说:玻尔的那种物质与信息互补的观点,就变得完全过时了呢?关键在于认不认识物质有可分终结类圈体似的超弦消干效应,以及具有离子通道类似的观控界膜的人择作用:
    (1)消干效应从客体结构信息偏重物质实数上讲,可以起因于少数分子的随机涨落,但这方面的微观物质结构信息的实数形成,由于牵涉到的能量太小,可以认为不属于客体间能量--动量交换式的相互作用;另一方面,从历史求和的交换信息来看,它又不单纯"像那种只占微乎其微份额的能量的信息交换"。关洪教授从前哲学时代思维猜测,"是不是介乎能量型与信息型之间的、一种新型的相互作用或者相互影响",这正是关洪教授由于弄不清存在类圈体似的超弦结构信息(本体论的)和历史求和交换信息(认识论的)关系,才导致他对玻尔观点的错误评价。作为超弦理论支持者的盖尔曼的解释,则是发展了玻尔的观念。
    (2)消干过程是一种不可逆过程,它必然会对时间箭头的机制有所贡献,信息是相对物质而言,类似复数偏重虚数的一种现象,说明它仍然包含有实数成分,因此信息也包含有不可逆过程。想用经典物理(包括相对论、量子力学)来解释消干过程必然要全息联系类圈体三旋现象,这又将和类似进入点内的观控相对界大脑或神经元功能对应相联系。时间箭头是一种不可逆过程,因此量子不能克隆,但量子信息可以克隆。
    (3)观察到的粗粒历史是经典信息(宏观结构信息偏重实数),没有观察到(或者不可能直接观察到)的精粒历史类似进入点内的量子信息(交换信息),是测不准的,这必然又回到海森伯那里。霍尔顿曾说过:在现代物理学史上,还没有谁像年轻的海森伯那样对相对论如此执着,但1924年以后以玻尔为首的"哥本哈根学派"提出量子力学的统计解释并展开同爱因斯坦的论战时,海森伯却毫不犹豫地站在玻尔一边,这表现了海森伯的"吾爱吾师,吾更爱真理"的精神。这里是因为爱因斯坦虽然提出了物质与信息的界面原理狭义相对论,但他并不相信玻尔的物质与信息互补原理。而海森伯把光速极限界面原理变换为零点界面正负、虚实对称不确定原理,仍是既支持了玻尔,又支持了爱因斯坦的。
                         五、观控相对界膜类似玻色--爱因斯坦凝聚体
     7、消干效应与物质聚变
    (1)两种叠加规则与干涉:量子力学遵从的是用态函数或跃迁振幅表示的概率幅度的叠加规则,经典物理学则服从概率叠加规则。量子力学里存在着概率幅之间的干涉,经典物理学里不存在这样的干涉项。
    (2)消干效应也不存在这样的干涉项:消干效应是指一个量子物理学系统,由于与其环境不可避免的相互作用,使得系统所处的、由某个观察量的多个本征态相干叠加而成的状态,不可逆地消去了各个干涉项,使系统的行为表现得就像经典物理学系统一样。所谓消干效应说的就是,环境的影响会使密度矩阵的非对角元基本消失,实际只留下两个对角元,亦即是变成同经典物理学一样的概率分布。
    (3)BEC能否理解为消干效应呢?
    1924年玻色用完全不同于经典动力学的统计方法,推导出普朗克的黑体辐射公式,接着爱因斯坦将玻色的方法推广到单原子理想气体,并预言这些原子当它们之间的距离足够近,速度足够慢时,将发生相变,变成一种新的物质状态,后人称之为玻色--爱因斯坦凝聚BEC(Bose-Enstein Condenstates)。在处于这种状态的物质中,所有粒子都处于能量的最低态,并且有相同的物理特征,这种物质将粒子的量子特性通过宏观的方式表现出来。也就是说玻色--爱因斯坦凝聚体可看成是一种相干物质(空间各部分和其他部分都有关联,这种关联是相干性的体现),即一种新的宏观量子状态的物质。
    由于BEC是一种长程相干的物质,整体可以用一个单粒子波函数来描述。理论表明这种单粒子波函数在处于旋转状态时,具有量子化的现象,这种现象称作量子涡旋;这是由于量子起伏的单位图像既是一种圈态涡旋,也可以是一种孤波,量子起伏一开始产生的粒子是环圈结构。这里,粒子与波的统一,陈叔瑄认为来自圈态涡旋的聚集与弥散,聚集为粒子,弥散为波;但这只能说明圈态涡旋是多粒子,并不基本。
    三旋理论认为,粒子与波的统一,既是一种简单性同时又存在着复杂性,简单性和复杂性是自然而紧密缔合的。最典型的例子是贝纳德花纹: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的现象,这是耗散结构和自组织理论常举的例子;如果把这种现象上升为基础的几何学结构,反过来把贝纳德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学的对象。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。即它引进了一种双重解结构,如圈代表几何量子,旋代表能量子,对于圈层次可分单圈和多重圈态耦合;对于旋层次,既有位相,又有多重自旋结合。这种组合会带来圈体密度波的几率变化。用ψ代表圈结构,用Ω代表旋结构,用Ψ代表三旋,可用下列形式的算符表示三旋的物理特征:
                          Ψ=ψΩ                                       (7)
    根据排列组合和不相容原理,三旋构成三代62种自旋状态。其次,设想在类圈体的质心作一个直角三角座标,一般把x、y、z轴看成三维空间的三个量。现观察类圈体绕这三条轴作自旋和平动,6个自由度仅包括类圈体的体旋、面旋和平动,没有包括线旋。即线旋是独立于x、y、z之外,由类圈体中心圈线构成的座标决定。如果把此圈线看成一个维叫圈维,那么加上原来的三维就是四维。再加上时间维,即为五维时空。反之,把三旋作为一种座标系,直角三角座标仅是三旋座标圈维为零的特例。正是在一系列的关节点上,类圈体三旋为简单性与复杂性的缔合提供了更为直观的图象,并能使爱因斯坦满意他关于"我不相信上帝在掷骰子"的说法:在类圈体上任意作一个标记,实际上可以看成密度波,由于存在三种自旋,那么在类圈体的质心不作任何运动的情况下,观察标记在时空中出现的次数是呈几率的,更不用说它的质心存在平动和转动的情况。这也是德布罗意坚持的波粒二象性始终只有一种东西,即在同一时刻既是一个波,又是一个粒子的模式机制;并能满足正统的哥本哈根学派M.玻恩对波函数的几率诠释。即三旋所产生的波是几率波,而把粒子与波很基本统一。
    一切物质的能量守恒、质量守恒、信息守恒,最终都来源于时空量子起伏的零点守恒。而零点也存在类圈的三旋。因此,宏观量子现象存在量子涡旋状态也不为奇。玻色--爱因斯坦凝聚BEC这一现象,21世纪初由科耐尔和维曼在铷原子中证实。三个月后,Ketterle也获得钠原子的BEC,且信噪比高。从1924年提出BEC,到1995年实现BEC经过整整70多年的努力,这里,超低温环境促成BEC实现,有深远意义。因为在实现玻色--爱因斯坦凝聚的条件中,原子间的三旋散射长度起着决定性的作用,但理论表明,这种散射长度和作用于原子的磁场有关,在一定的磁场条件下,散射长度可以改变符号,这种现象称为Feshbach共振,而MIT小组的凯特利(Wolfgang Ketterle)在BEC中研究了这一现象,才最终在实验中真正实现了BEC。
    8、实现BEC的基础:激光冷却与新观念
    首先由Cohen-Tannoudji[法]于1986年提出了一种冷却和囚禁原子的新方法--磁光阱(MOT)。这种方法由 D.E.Pritchard [美]和朱棣文合作在实验上首先发现,才开始了在空气中直接冷却和囚禁中性原子的历史。而朱棣文先生正因为他在发展用激光冷却和捕获原子的方法方面所作出的巨大贡献而荣获1997年度诺贝尔物理奖。BEC的研究中参与的小组很多,获奖的仅有三位,即科耐尔、维曼和凯特利荣获2001年的诺贝尔物理奖。两奖之间的关系:正因为激光冷却成为冷却气体原子的一种最有效的方法,才使爱因斯坦将玻色的方法推广到单原子理想气体有了现实途径:原子距离足够近,速度足够慢时,将发生相变:变成一种新的物质状态BEC。没有原子间的散射长度,能实现玻色--爱因斯坦凝聚的条件吗?获1997年诺贝尔物理学奖的朱棣文曾在北大百年校庆演讲《生物学及其与物理科学的统一》,提到在凝聚态物理学、软态物理学以及生物系统中,前沿领域存在对越来越复杂的系统的进一步了解。他认为对于更复杂的系统(比如人类大脑的活动或一个活细胞的生命机制)不可能用基本的类似于薛定谔方程或牛顿方程这样的方程来描述,而是靠汇集很多直观的知识来进行处理复杂系统,这可以参考材料学家合成一种新材料时的做法,他们是以一些基本原理和直觉的混合作为依据的。他由此想到安德森特别强调的一个结论:"当考虑的复杂由原子到分子,再过渡到凝聚态物质,每增加一个复杂的层次,研究方法都会有新的不同。这样研究生物系统,就可以使物理学家领悟到一些质的不同的新思想。"
    其实,玻色--爱因斯坦凝聚体就类似观控相对界膜;而一个完整的生命全息体也如玻色--爱因斯坦凝聚体,能对物质信息进行储存与转换。因为荣获2001年的诺贝尔物理奖的科耐尔、维曼和凯特利等人已经证明,把大量铷或钠金属原子组成的原子云,冷却至接进绝对零度后形成所谓的玻色--爱因斯坦凝聚状态的冷聚物,它的宏观量子涡旋状态就如类圈体的三旋,当光束通过金属层时,能成功地把光速降为零。其原因是信息光子与如类圈体旋转状态的金属原子相互作用,它的速度也会因此放慢。这里是用一种特殊的激光束对其进行处理,使光可以通过,然后经过调整可以使光速降为零。此时光子似乎消失。但它所携带的信息则保存在旋转状态的金属原子中。在使光束停滞一毫秒后再启动,信息会回到光束中,它与原来的光束特征和信息量相同。即类圈体的三旋是一种空间自然内禀性质,即使温度完全为零的原子也拥有一最低能量,类圈体似的观控相对界的波动和旋涡一旦被激发起来,会具有储存或录入物质信息的作用。
                                     六、结论
    盖尔曼在《夸克与美洲豹》一书的"量子力学的当代观"这一章结语中说:"我们正在努力建构量子力学的现代诠释的目的,是想终止尼尔斯·玻尔所说的时代。"在他的书第三章"信息和原始复杂性"中已有了现代信息诠释的话语,这从实数+虚数的"结构信息"角度来理解空间"描述长度",是一种偏重实数;从历史求和的"交换信息"角度来理解,是系统对背景信息虚数的依赖。盖尔曼对香农和维纳的信息定义未作本体论和认识论的区分,是因为这能用观控相对界的眼孔统一起来,从而他认识到有可能站在超越玻尔的高度,以终止玻尔不知物质可分能终结于类圈体似的超弦观念的那个时代。
    M·玻恩1923年向哥廷根科学院提交一封信,提名玻尔和爱因斯坦为该院外籍院士;他在玻尔的推荐信中说:"他对我们这个时代的理论和实验研究的影响,比任何其他物理学的影响都大"。过了40年,1963年,H·海森伯在一篇玻尔悼文中写道:"玻尔对本世纪物理学家们的影响,比任何其他人的影响都更大,甚至比阿尔伯特·爱因斯坦的影响也更大。"又过了40年,2003年底,本文初稿的发表,是想说明,盖尔曼的量子力学新解释,不停留在爱因斯坦的"结构信息"实数范围,让玻尔的"互补原理"不过时,而强调要从玻尔高度进入历史求和"交换信息"层次,就这个意义上说,前者爱因斯坦的光速界面是立本,后者玻尔的二重互补是立标,爱因斯坦和玻尔的超前思想难道不是跨世纪的影响吗?
    当然这种三者的统一形式,不用现代信息范型如进入点内似的虚数论和类圈体似的超弦理论是不容易说清楚的,而这已不是本文的任务,也许正是目前前哲学时代思维的那些量子力学新解释,给未来科学界提出了新的警示:我们只有转换视角,才能认识这一深刻含义。
                                      参考文献
1、刘月生,观控相对论的信息诠释, 江苏工学院学报(英文泛系专辑),1991年;
2、刘月生,量子悖论的世纪之争--观控相对论的历史背景与理论探索,兵团教育学院学报,2000年第4期;
3、关 洪,消干效应和量子力学新解释的意义,物理,31卷,2002年第3期;
4、王德奎,三旋理论初探,四川科学技术出版社,2002年5月;
5、M·盖尔曼,夸克与美洲豹,湖南科学技术出版,2001年;
6、A·派斯,一个时代的神话(爱因斯坦的一生),戈革译,东方出版中心,1998年6月1版。
7、陈徐宗等,物质的新状态--玻色-爱因斯坦凝聚,物理,31卷,2002年第3期;
8、倪光炯,对量子力学的一种新解释:测量与信息,科学,54卷6期 ;
9、倪光炯,对量子力学的一种新解释:量子力学中的认识和方法论问题,科学,2003年第1期;
10、王德奎,解读《时间简史》,天津古籍出版社 ,2003年9月;
11、俞吾金,从康德到马克思——千年之交的哲学沉思,广西师范大学出版社,2004年6月;
12、Jacob D.Bekenstein,世界是一张全息图,科学,2003年第10期;                                   13、王德奎、刘月生,从电脑信息论到量子计算机信息论 ,凉山大学学报,2004年第4期。                          (Email:y-tx@163.comlys3146847@yahoo.com.cn

 
                                        


                                     观控相对界与信息范型(下)
                                      --兼评两种量子力学的新解释

                                           刘月生1  王德奎2
                                 (1 河池学院政法系,广西宜州  546300)
                                   2 四川绵阳日报社,四川绵阳,621000) 

    摘要:从观控相对界的信息范型观出发,重新解释了两种量子力学的新解释,尝试对20世纪完成的哲学的“语言学转向”作一初步总结。
    关键词:观控相对界、信息范型、三旋理论、量子力学、语言学转向

                       四、对比倪光炯看观控相对界的消干效应
     5、倪光炯教授的论文《对量子力学的一种新解释》分上下篇(上篇《测量与信息》,下篇《量子力学中的认识论和法论问题》)。
    上篇倪教授的"自在之物"无信息也不分物质与信息的界面。这个"自在之物"有偏重实数的"结构信息"。换言之,倪教授认为:"信息的获得不是一种反映过程,而是一种变革过程的结果。信息是测量时由主体(通过仪器)与客体共同创造出来的。这就是这个不确定关系式含义",我们则将此称为物质能向点内陷落,类似物质进入点内界面生存的主体和客体相互作用共同创造的类似历史求和的"交换信息"。倪教授所讲的过去大多数物理学家(包括爱因斯坦在内)都认为这些信息是客观存在的,即未测之前便已存在了。我们把这里存在的信息叫作宏观与微观、物质与信息是联系在一起的"实数+虚数结构信息"。倪教授说以玻尔和海森伯为代表的哥本哈根学派则有所不同,我们不同意这一说法,是因为玻尔所指的是主体(仪器)和客体相互作用而形成的类似历史求和的"交换信息",已不单指客体的实数+虚数结构信息,他俩人强调Δx与Δp的测量之间有排斥性,是因为主体不同,测量仪器不同,信息增殖历史求和的交换信息不同,因此不管是微观还是宏观都存在一种不确定性关系式。
    倪教授虽然维护了哥本哈根观点,即量子力学的"正统解释",而且未停留在这一水平上,还揭示了哥本哈根学派难以超越的关键一步:把仪器和微观客体的相互作用仅仅看成是观控相对界眼孔的"干扰",而没有理解是物质变信息、宏观变微观的"变革",这就把变革与干扰混为一谈了。我们认为"自在之物"存在实数+虚数结构信息,但没有信息增殖,而微观或宏观客体在仪器与之相互作用时,大脑对此的解释却会出现信息增殖。因为这一信息增殖的变革过程是主客体双方共同创造的历史求和"交换信息",既不同于微观或宏观客体的实数+虚数结构信息,也不同于主体(仪器)或通过观控相对界的实数+虚数结构信息。由于主客体相互作用是一种物质与信息泛系求导的交换过程,既有已形成的实数结构,又有潜在的可能形成但还未出现的虚数结构,故称之为历史求和的"交换信息"。
    倪光炯教授也直接用到过复数这种量子力学语言:"量子力学的深层次理解是以元气或西方后来所说的以太或真空为基础的:粒子是元气的激发态,它的波函数有虚实两部,如Ψp(χ,t)的复数表达式所示正是阴和阳的数学表述,而波函数中的坐标x当然是场而非粒子的流动坐标。在Ψp(χ,t)的复数表达式中,固定x(或t)便看到阴阳双方随t(或x)此消彼长地作周期性变化。还要注意阴与阳的差别不过是相对的,只要作一个相位(规范)变换Ψ→eiθΨ=Ψ′,便可看到阴(或阳)立刻向其对立面阳(或阴)转化过去。此外,与Ψp(χ,t)的复数表达式中粒子对应的反粒子波函数只是以―i代替i。"
    倪教授对量子力学的这一深层次理解,还是没有物质可分终结类圈体似的超弦观念的前哲学时代思维,即不是信息范型虚数论,特别是没有说明历史求和的交换信息,为不断准确把握信息进化提供了坚实的科学基础。倪教授用一个系统图把认识论和本体论结合在一起,也正如我们曾经把申农的本体论信息偏重实数与维纳的认识论信息偏重虚数,简单归为二重结构互补的广义信息范型一样,以为这两人的公式完全一样,仅仅是正负号的差别。
    6、由于历史求和交换信息是在观控相对界的眼孔测量中出现的,不同观控相对界眼孔测量是可能性空间,如何转化为现实信息呢?倪教授强调只有通过测量,即变革手段才能实现从实数"自在之物"向虚数"为我之物"的转化,也就是说由主客体的偏重实数"结构信息"向偏重虚数"交换信息"的转化。倪教授说:首先,通过适当的边界条件,近似地从'自在之物'中分出准备考察的体系,用量子态|Ψ>[狄拉克引入时称为希尔伯特空间的一个(右)矢(Ket)]来表示,它是没有表象的,所以不含坐标x,在海森伯图景中,甚至也不含时间t;然后,根据研究者希望观察什么现象,便选取测量什么量(例如一个粒子的位置x)的"假想仪器",记为|x,t>,于是可得到相应的x表象中的波函数,记为Ψ(x,t)=,它是"量子态矢"|Ψ>在"坐标基矢"|x,t >上的"投影"(也称为缩并或标积)。由此倪教授得出结论:"波函数是虚拟测量的概率幅";既然是虚拟的可能世界,测量不破坏量子态的相干性,而虚拟测量得到的某种表象的波函数在该表象空间各点所反映的粒子,又是以"矛盾场"(主客体相互关系的交换信息过程)的形式而存在的,一旦上述可能转化为现实世界,即"一旦当一个电子被探测器上的原子俘获,两者形成新的量子关联态,即此电子在一确定的x点被测量到时,这便是一个实际的矛盾转化过程,它使得原来虚拟的电子与周围环境相互作用的'矛盾场'在空间其他各点立刻归于消失。这就是所谓波函数向x点塌缩的意义。"
    我们则认为作为历史求和交换信息的具体形式的Ψ,表示潜在的信息增殖的可能性,既实(表达客体的实数结构信息)又虚(可能出现的主客体相作用的虚数交换信息),反映虚拟的观控相对界仪器与微观客体相互作用的关系载体。它表达历史求和交换信息的波函数既是人类历史上最伟大的发明,也为物理学提供了新的物质信息范型复数论。用观控相对论界的信息范型复数论看盖尔曼的量子力学新解释,就明白他论证的关键,恰恰是不回避开消干效应的主体性方面。这种量子力学新解释告诉我们:经典物理学是可以从量子力学推导出来的,只有量子力学才是物理学惟一的理论基础。能否因此说:玻尔的那种物质与信息互补的观点,就变得完全过时了呢?关键在于认不认识物质有可分终结类圈体似的超弦消干效应,以及具有离子通道类似的观控界膜的人择作用:
    (1)消干效应从客体结构信息偏重物质实数上讲,可以起因于少数分子的随机涨落,但这方面的微观物质结构信息的实数形成,由于牵涉到的能量太小,可以认为不属于客体间能量--动量交换式的相互作用;另一方面,从历史求和的交换信息来看,它又不单纯"像那种只占微乎其微份额的能量的信息交换"。关洪教授从前哲学时代思维猜测,"是不是介乎能量型与信息型之间的、一种新型的相互作用或者相互影响",这正是关洪教授由于弄不清存在类圈体似的超弦结构信息(本体论的)和历史求和交换信息(认识论的)关系,才导致他对玻尔观点的错误评价。作为超弦理论支持者的盖尔曼的解释,则是发展了玻尔的观念。
    (2)消干过程是一种不可逆过程,它必然会对时间箭头的机制有所贡献,信息是相对物质而言,类似复数偏重虚数的一种现象,说明它仍然包含有实数成分,因此信息也包含有不可逆过程。想用经典物理(包括相对论、量子力学)来解释消干过程必然要全息联系类圈体三旋现象,这又将和类似进入点内的观控相对界大脑或神经元功能对应相联系。时间箭头是一种不可逆过程,因此量子不能克隆,但量子信息可以克隆。
    (3)观察到的粗粒历史是经典信息(宏观结构信息偏重实数),没有观察到(或者不可能直接观察到)的精粒历史类似进入点内的量子信息(交换信息),是测不准的,这必然又回到海森伯那里。霍尔顿曾说过:在现代物理学史上,还没有谁像年轻的海森伯那样对相对论如此执着,但1924年以后以玻尔为首的"哥本哈根学派"提出量子力学的统计解释并展开同爱因斯坦的论战时,海森伯却毫不犹豫地站在玻尔一边,这表现了海森伯的"吾爱吾师,吾更爱真理"的精神。这里是因为爱因斯坦虽然提出了物质与信息的界面原理狭义相对论,但他并不相信玻尔的物质与信息互补原理。而海森伯把光速极限界面原理变换为零点界面正负、虚实对称不确定原理,仍是既支持了玻尔,又支持了爱因斯坦的。
                         五、观控相对界膜类似玻色--爱因斯坦凝聚体
     7、消干效应与物质聚变
    (1)两种叠加规则与干涉:量子力学遵从的是用态函数或跃迁振幅表示的概率幅度的叠加规则,经典物理学则服从概率叠加规则。量子力学里存在着概率幅之间的干涉,经典物理学里不存在这样的干涉项。
    (2)消干效应也不存在这样的干涉项:消干效应是指一个量子物理学系统,由于与其环境不可避免的相互作用,使得系统所处的、由某个观察量的多个本征态相干叠加而成的状态,不可逆地消去了各个干涉项,使系统的行为表现得就像经典物理学系统一样。所谓消干效应说的就是,环境的影响会使密度矩阵的非对角元基本消失,实际只留下两个对角元,亦即是变成同经典物理学一样的概率分布。
    (3)BEC能否理解为消干效应呢?
    1924年玻色用完全不同于经典动力学的统计方法,推导出普朗克的黑体辐射公式,接着爱因斯坦将玻色的方法推广到单原子理想气体,并预言这些原子当它们之间的距离足够近,速度足够慢时,将发生相变,变成一种新的物质状态,后人称之为玻色--爱因斯坦凝聚BEC(Bose-Enstein Condenstates)。在处于这种状态的物质中,所有粒子都处于能量的最低态,并且有相同的物理特征,这种物质将粒子的量子特性通过宏观的方式表现出来。也就是说玻色--爱因斯坦凝聚体可看成是一种相干物质(空间各部分和其他部分都有关联,这种关联是相干性的体现),即一种新的宏观量子状态的物质。
    由于BEC是一种长程相干的物质,整体可以用一个单粒子波函数来描述。理论表明这种单粒子波函数在处于旋转状态时,具有量子化的现象,这种现象称作量子涡旋;这是由于量子起伏的单位图像既是一种圈态涡旋,也可以是一种孤波,量子起伏一开始产生的粒子是环圈结构。这里,粒子与波的统一,陈叔瑄认为来自圈态涡旋的聚集与弥散,聚集为粒子,弥散为波;但这只能说明圈态涡旋是多粒子,并不基本。
    三旋理论认为,粒子与波的统一,既是一种简单性同时又存在着复杂性,简单性和复杂性是自然而紧密缔合的。最典型的例子是贝纳德花纹: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的现象,这是耗散结构和自组织理论常举的例子;如果把这种现象上升为基础的几何学结构,反过来把贝纳德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学的对象。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。即它引进了一种双重解结构,如圈代表几何量子,旋代表能量子,对于圈层次可分单圈和多重圈态耦合;对于旋层次,既有位相,又有多重自旋结合。这种组合会带来圈体密度波的几率变化。用ψ代表圈结构,用Ω代表旋结构,用Ψ代表三旋,可用下列形式的算符表示三旋的物理特征:
                          Ψ=ψΩ                                       (7)
    根据排列组合和不相容原理,三旋构成三代62种自旋状态。其次,设想在类圈体的质心作一个直角三角座标,一般把x、y、z轴看成三维空间的三个量。现观察类圈体绕这三条轴作自旋和平动,6个自由度仅包括类圈体的体旋、面旋和平动,没有包括线旋。即线旋是独立于x、y、z之外,由类圈体中心圈线构成的座标决定。如果把此圈线看成一个维叫圈维,那么加上原来的三维就是四维。再加上时间维,即为五维时空。反之,把三旋作为一种座标系,直角三角座标仅是三旋座标圈维为零的特例。正是在一系列的关节点上,类圈体三旋为简单性与复杂性的缔合提供了更为直观的图象,并能使爱因斯坦满意他关于"我不相信上帝在掷骰子"的说法:在类圈体上任意作一个标记,实际上可以看成密度波,由于存在三种自旋,那么在类圈体的质心不作任何运动的情况下,观察标记在时空中出现的次数是呈几率的,更不用说它的质心存在平动和转动的情况。这也是德布罗意坚持的波粒二象性始终只有一种东西,即在同一时刻既是一个波,又是一个粒子的模式机制;并能满足正统的哥本哈根学派M.玻恩对波函数的几率诠释。即三旋所产生的波是几率波,而把粒子与波很基本统一。
    一切物质的能量守恒、质量守恒、信息守恒,最终都来源于时空量子起伏的零点守恒。而零点也存在类圈的三旋。因此,宏观量子现象存在量子涡旋状态也不为奇。玻色--爱因斯坦凝聚BEC这一现象,21世纪初由科耐尔和维曼在铷原子中证实。三个月后,Ketterle也获得钠原子的BEC,且信噪比高。从1924年提出BEC,到1995年实现BEC经过整整70多年的努力,这里,超低温环境促成BEC实现,有深远意义。因为在实现玻色--爱因斯坦凝聚的条件中,原子间的三旋散射长度起着决定性的作用,但理论表明,这种散射长度和作用于原子的磁场有关,在一定的磁场条件下,散射长度可以改变符号,这种现象称为Feshbach共振,而MIT小组的凯特利(Wolfgang Ketterle)在BEC中研究了这一现象,才最终在实验中真正实现了BEC。
    8、实现BEC的基础:激光冷却与新观念
    首先由Cohen-Tannoudji[法]于1986年提出了一种冷却和囚禁原子的新方法--磁光阱(MOT)。这种方法由 D.E.Pritchard [美]和朱棣文合作在实验上首先发现,才开始了在空气中直接冷却和囚禁中性原子的历史。而朱棣文先生正因为他在发展用激光冷却和捕获原子的方法方面所作出的巨大贡献而荣获1997年度诺贝尔物理奖。BEC的研究中参与的小组很多,获奖的仅有三位,即科耐尔、维曼和凯特利荣获2001年的诺贝尔物理奖。两奖之间的关系:正因为激光冷却成为冷却气体原子的一种最有效的方法,才使爱因斯坦将玻色的方法推广到单原子理想气体有了现实途径:原子距离足够近,速度足够慢时,将发生相变:变成一种新的物质状态BEC。没有原子间的散射长度,能实现玻色--爱因斯坦凝聚的条件吗?获1997年诺贝尔物理学奖的朱棣文曾在北大百年校庆演讲《生物学及其与物理科学的统一》,提到在凝聚态物理学、软态物理学以及生物系统中,前沿领域存在对越来越复杂的系统的进一步了解。他认为对于更复杂的系统(比如人类大脑的活动或一个活细胞的生命机制)不可能用基本的类似于薛定谔方程或牛顿方程这样的方程来描述,而是靠汇集很多直观的知识来进行处理复杂系统,这可以参考材料学家合成一种新材料时的做法,他们是以一些基本原理和直觉的混合作为依据的。他由此想到安德森特别强调的一个结论:"当考虑的复杂由原子到分子,再过渡到凝聚态物质,每增加一个复杂的层次,研究方法都会有新的不同。这样研究生物系统,就可以使物理学家领悟到一些质的不同的新思想。"
    其实,玻色--爱因斯坦凝聚体就类似观控相对界膜;而一个完整的生命全息体也如玻色--爱因斯坦凝聚体,能对物质信息进行储存与转换。因为荣获2001年的诺贝尔物理奖的科耐尔、维曼和凯特利等人已经证明,把大量铷或钠金属原子组成的原子云,冷却至接进绝对零度后形成所谓的玻色--爱因斯坦凝聚状态的冷聚物,它的宏观量子涡旋状态就如类圈体的三旋,当光束通过金属层时,能成功地把光速降为零。其原因是信息光子与如类圈体旋转状态的金属原子相互作用,它的速度也会因此放慢。这里是用一种特殊的激光束对其进行处理,使光可以通过,然后经过调整可以使光速降为零。此时光子似乎消失。但它所携带的信息则保存在旋转状态的金属原子中。在使光束停滞一毫秒后再启动,信息会回到光束中,它与原来的光束特征和信息量相同。即类圈体的三旋是一种空间自然内禀性质,即使温度完全为零的原子也拥有一最低能量,类圈体似的观控相对界的波动和旋涡一旦被激发起来,会具有储存或录入物质信息的作用。
                                     六、结论
    盖尔曼在《夸克与美洲豹》一书的"量子力学的当代观"这一章结语中说:"我们正在努力建构量子力学的现代诠释的目的,是想终止尼尔斯·玻尔所说的时代。"在他的书第三章"信息和原始复杂性"中已有了现代信息诠释的话语,这从实数+虚数的"结构信息"角度来理解空间"描述长度",是一种偏重实数;从历史求和的"交换信息"角度来理解,是系统对背景信息虚数的依赖。盖尔曼对香农和维纳的信息定义未作本体论和认识论的区分,是因为这能用观控相对界的眼孔统一起来,从而他认识到有可能站在超越玻尔的高度,以终止玻尔不知物质可分能终结于类圈体似的超弦观念的那个时代。
    M·玻恩1923年向哥廷根科学院提交一封信,提名玻尔和爱因斯坦为该院外籍院士;他在玻尔的推荐信中说:"他对我们这个时代的理论和实验研究的影响,比任何其他物理学的影响都大"。过了40年,1963年,H·海森伯在一篇玻尔悼文中写道:"玻尔对本世纪物理学家们的影响,比任何其他人的影响都更大,甚至比阿尔伯特·爱因斯坦的影响也更大。"又过了40年,2003年底,本文初稿的发表,是想说明,盖尔曼的量子力学新解释,不停留在爱因斯坦的"结构信息"实数范围,让玻尔的"互补原理"不过时,而强调要从玻尔高度进入历史求和"交换信息"层次,就这个意义上说,前者爱因斯坦的光速界面是立本,后者玻尔的二重互补是立标,爱因斯坦和玻尔的超前思想难道不是跨世纪的影响吗?
    当然这种三者的统一形式,不用现代信息范型如进入点内似的虚数论和类圈体似的超弦理论是不容易说清楚的,而这已不是本文的任务,也许正是目前前哲学时代思维的那些量子力学新解释,给未来科学界提出了新的警示:我们只有转换视角,才能认识这一深刻含义。
                                      参考文献
1、刘月生,观控相对论的信息诠释, 江苏工学院学报(英文泛系专辑),1991年;
2、刘月生,量子悖论的世纪之争--观控相对论的历史背景与理论探索,兵团教育学院学报,2000年第4期;
3、关 洪,消干效应和量子力学新解释的意义,物理,31卷,2002年第3期;
4、王德奎,三旋理论初探,四川科学技术出版社,2002年5月;
5、M·盖尔曼,夸克与美洲豹,湖南科学技术出版,2001年;
6、A·派斯,一个时代的神话(爱因斯坦的一生),戈革译,东方出版中心,1998年6月1版。
7、陈徐宗等,物质的新状态--玻色-爱因斯坦凝聚,物理,31卷,2002年第3期;
8、倪光炯,对量子力学的一种新解释:测量与信息,科学,54卷6期 ;
9、倪光炯,对量子力学的一种新解释:量子力学中的认识和方法论问题,科学,2003年第1期;
10、王德奎,解读《时间简史》,天津古籍出版社 ,2003年9月;
11、俞吾金,从康德到马克思——千年之交的哲学沉思,广西师范大学出版社,2004年6月;
12、Jacob D.Bekenstein,世界是一张全息图,科学,2003年第10期;                                   13、王德奎、刘月生,从电脑信息论到量子计算机信息论 ,凉山大学学报,2004年第4期。                          (
Email:y-tx@163.comlys3146847@yahoo.com.cn

 
                                        


    

 

 


    

 

 


 

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