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宇宙本原的思考——“太极粒子波”

(2013-07-27 14:02:49)

世界本原(物质结构的基本单元)是一个亘古不变,极具魅力的话题。在古代中国“人更三圣,世历三古”,从《周易》——上古的伏羲画八卦,中古的文王演《周易》,下古的孔丘作《易传》,都是为了探求世界的本原与奥秘。

   上个世纪末,当中国年轻的甘永超教授提出“甘永超公式”,并且预言“太极粒子波”是物质结构的基本单元时,真是一石激起千重浪,在学术界、知识界引起巨大反响。现在,“甘永超波粒二象关系式”(GAN矩阵与GAN变换)也被写进了大学教科书(《自然科学概论》,p44--48)。眼下,各种解读文章很多,在这个领域里甘永超是个令人尊敬的领跑者,他把严谨的科学思维与东方哲学整合起来,在探索物质世界本原上,揭开了新篇章。

   笔者本人深爱着物理学、哲学(数学)和生命科学,热切的期待着这些领域中每种新成果出现。

   历史上,关于波粒二象性的争论,颇具戏剧性,但又充满科学的思辨。请看:

1905年爱因斯坦揭示了“第一种波粒二象性”(波与粒子是完全平等的)。

1923年德布罗意揭示了“第二种波粒二象性”(粒子在运动上具有波动性)。

1994年甘永超有揭示出“第三种波粒二象性”(波在结构上具有粒子性)。

   甘永超认为,世界物质的最基本单元——太极粒子(黑)波(白)波。事实上,甘永超的见解与中国古老的太极图有关。

  ○ 网友(?)认为,波粒二象性可能是质能统一性(同一性)引起的。因为能量是波动,质量是粒子,任何运动的物体都有一个波叫物质波,这个波就和这个运动的物体动能有关,而光本身就是能量,所以它肯定是波。同样的物体都是有质量的,是有粒子组成的,而光在传播途中具有动质量,是由它的能量等价而来,所以也是粒子。

  ○ 网友(易子,2011,7)发表文章,题为:“太极图中的粒子与波”一文,通过对太极图的解码与分析,用几何学(图解)方法诠释了粒子与波的和谐与统一,比较接近甘永超的太极粒子波思想,颇具新意,令读者深思。

   “太极粒子波”——是构成物质世界的最基本单元——甘永超解释说。那么,诸如光子(具有最基本的粒子与波二重性),其内部结构又如何呢?这仍然是科学的疑点。

 ●笔者认为,如果按照东方哲学的观点来看,《太极/阴阳》是构成宇宙万物的最基本元素,也是世界(自然)的本原。

它的核心思想是:

一, 阴阳相对。

二, 阴阳共存,阴阳合一,是不可分割的——一阴一阳,阴中有阳,阳中有阴,一体两面,如影随行。

三, 阴阳互动,阴阳互变——阴阳可以相互转变。

四, 太极(亦阴亦阳),太极其大无外,其小无内。

笔者对“太极粒子波”的深度解读是,“太极粒子波”——就是太极(粒子)中的阴阳互动。

诸如:

●光子,经典物理学解释说,它既是粒子也是波,波与粒子是完全平等的,属于第一种波粒二象性。然而,物理学最终揭示了光也是一种电磁波。经典电动力学认为,电能生磁,磁能生电。电磁波则是电与磁交互作用的结果。那么光子(太极/粒子)的内部结构,则是阴阳在互动(电与磁),形成波。这里笔者特别强调的是,粒子与波是一体,而不是互变(与其他解读文章不同,如易子先生认为,是粒子在行进中表皮在不断膨胀与收缩,从而形成波)。

●电子,是有质量而又具有电荷的粒子。1923年年轻的法国德布罗意由光的波动性和粒子性出发,他大胆地把这种两重性推广到物质客体中去。1924年在他的博士论文《量子论研究》中,他全面论述了“物质波”理论。德布罗意把爱因斯坦关于光的波粒二象性思想加以扩展。他认为,实物粒子(如电子)也有物质周期过程的频率,伴随物体的运动也有由相位来定义的相波即德布罗意波。后来,被物理学家接受,并解释为“物质波”。

“物质波”又是怎样形成的呢?德布罗意提出的“相位”来定义的相波,一直没有被重视。这里存在着两种可能性解释。

△ 电子带有电荷,具有质量,而且能够围绕自身的轴旋转(电子自旋)。就像一个带电的陀螺一样。那么一个真实的电子,在行进中其轴与行进方向呈90度时,由于相位的变换(即阴与阳的交替,就像太极图中的阴阳鱼,环绕互动一样),出现的实物粒子却具有波的形态。用图形来展开,它是一种连续的“驻波”。这里的阴阳互动,就是实物粒子的相位变换。阴阳互动=相位变换。

△ 当代基本粒子物理学告诉我们,电子本身也不是“老老实实”的,它一会儿放出“虚光子”,如果被临近的电子吸收,它又会将“虚光子”吸引回来。如果周围没有其他电子,该电子就将“虚光子”吸引回来。看来,电子的自身运动——收缩与膨胀——这是电子本身自我运动的基本模式。想想看,一个孤独的电子在前进中,不断地在收缩与膨胀交替进行,岂不是在连续的波动?

如果,把收缩当作阴,把膨胀看成阳,它仍然是阴阳互动的结果,从而形成波。

电子的波粒二象性不同于光子的波粒二象性。但都是阴阳互动的表现,这就是物质世界的本原——它们的统一性。

● 电磁场具有粒子性吗?

请看,1923年康普顿的散射实验。X射线是一种波,在实验中,令人惊奇的是,它却像粒子一样敲击出电子来。换句话说,它的行为就像粒子一样。譬如说,X射线射出以后,若是与电子擦碰,那么X射线只是稍微偏离路径而已;可是若与电子正面相撞,那么就会偏离很严重,这时的X射线就会丧失大量的能量。康普顿只要测量X射线碰撞前和碰撞后的频率,就可以告诉我们X射线丧失多少能量。结果是,射线射出后的频率比撞击前低到令人吃惊的程度。所以康普顿的射线撞击电子就好比撞球互撞一样。这就是著名的康普顿散射。

可见:道、法、自然——阴阳合一——世间的一切——宇宙的本原

用太极/阴阳学说来看,小极之中(微观粒子)有阴阳,粒子运动时,由于阴阳互动,就会产生波,每个基波对应着一个粒子。

● 我们也能像物理学家一样思考吗?

历史上,任何一种物理学假设、假说,如果未能用完美的数学公式、方程式来表述,就只能停留在猜想或假设阶段。上个世纪初,德国物理学家海森堡在量子理论中,第一个采用了数学描述——矩阵力学。1925年海森堡鉴于玻尔模型存在的问题,绝然抛弃原有的原子模型,二着眼于观察发射光谱线的频率、强度和极化。利用矩阵数学将三者从数学上联系起来,从而提出微观粒子的不可观察到的力学量,如位置、动量应由其所发光谱的可观察的频率、强度经过一段运算(矩阵法则)来表示。海森堡所开创的矩阵力学与其后薛丁偔开创的波动力学具有统一性,物理学家们称为量子力学。

我国科学家甘永超教授,提出了新的波粒二象性关系式(有被称为GAN矩阵与GAN转换)请看:

宇宙本原的思考——“太极粒子波”

这个甘永超公式能够把波和粒子之间的关系,用一种精准的数学公式把它表达出来,是用等号连接起来的。人们一说到波粒二象性时,就会想到有时表现是波,有时又表现是粒子,那么波和粒子之间到底是个什么关系呢?甘永超采用的是三个矩阵:一个波矩阵、一个粒子矩阵,再一个是变换矩阵,把波和粒子联系起来。把波矩阵经过甘矩阵一变换,就变成了粒子,这就说明了波和粒子是一个东西。

                                    

                                           (文/郑春学 2013-7-23)

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