林左鳴
(中國(guó)航空學(xué)會(huì),北京100012)
2022年是南京航空航天大學(xué)建校70周年。為慶祝建校70周年,《南京航空航天大學(xué)學(xué)報(bào)(社會(huì)科學(xué)版)》開設(shè)了“杰出校友學(xué)術(shù)論壇”專欄。受邀,我撰寫這篇文章,以慶祝母校建校70周年?!叭萁閼B(tài)運(yùn)動(dòng)”主要包括:宇宙由哪些要素構(gòu)成;宇宙空間的維度;宇宙的基本運(yùn)動(dòng)形態(tài);宇宙的存在形態(tài)等方面內(nèi)容。
討論這個(gè)問題,有必要回到中國(guó)傳統(tǒng)文化的古老圖騰——太極陰陽雙魚圖。這個(gè)圖騰代表什么?這是歷史上科學(xué)家、哲學(xué)家都感興趣的問題。古老的太極陰陽雙魚圖騰,向我們揭示了宇宙是二元的,由兩種要素所構(gòu)成。圖騰里的兩個(gè)“魚眼睛”,一黑一白,表示在某個(gè)要素中,孕育著完全對(duì)立、相反的另外一種要素,體現(xiàn)出“對(duì)立統(tǒng)一”的哲學(xué)觀點(diǎn)。
那么陰陽太極圖里的“白魚”和“黑魚”,它們分別代表什么?
首先,大家想到是“物質(zhì)”,這是肯定的。但另外一個(gè)東西是什么,是能量嗎?近現(xiàn)代科學(xué)的觀點(diǎn)認(rèn)為,一種是物質(zhì),另一種是能量,并且這種觀點(diǎn)占了上風(fēng)。
而我們發(fā)現(xiàn),在“捕捉”能量的時(shí)候,往往是物質(zhì)在形態(tài)變化的過程中出現(xiàn)的。比如固體融化變成液體的時(shí)候,會(huì)有能量發(fā)生;液體蒸發(fā)為氣體的時(shí)候,也會(huì)有能量發(fā)生。甚至用現(xiàn)在新的技術(shù)發(fā)生等離子體,也必須有能量。物質(zhì)能量是物質(zhì)在形態(tài)轉(zhuǎn)化、變化過程中伴隨產(chǎn)生的,它不是一種主體,物質(zhì)才是主體。所以,物質(zhì)能量是在物質(zhì)形態(tài)變化過程中出現(xiàn)的,它并不是單獨(dú)存在于宇宙當(dāng)中的主體。
新的觀點(diǎn)認(rèn)為,另外一種存在是“信息”。什么信息?不是計(jì)算機(jī)屏幕上或者紙張里面記錄著的這種信息,這樣的信息都是屬于附著在物質(zhì)載體上的信息,我們把它叫做“載體信息”。我們說的這種信息是完全“自然存在”于宇宙空間的信息,它是一種“主體信息”。所謂“主體”,就是它能夠單獨(dú)存在于宇宙空間中。所以,應(yīng)該是由獨(dú)立存在的“信息”跟“物質(zhì)”這二元要素,構(gòu)成了今天我們面對(duì)著的宇宙。
所以,宇宙中除了物質(zhì)之外,還有一種跟它對(duì)應(yīng)的東西存在著,“形而下”的東西有了,還應(yīng)有“形而上”的東西。這個(gè)東西到底是能量呢,還是信息?我個(gè)人的觀點(diǎn),更傾向于是“信息”,是一種“自然存在”的“主體信息”。至于能量,有物質(zhì)能量,還有信息能量,兩者是不同的。
我們?cè)賮砜刺珮O圖,陰陽雙魚之間有個(gè)S形線,這又代表什么意義呢?這實(shí)際上是物質(zhì)跟信息的交界線,也是一種“弦”線。既然宇宙是由物質(zhì)和信息兩個(gè)要素構(gòu)成,那么這兩個(gè)要素的交界處的弦線,它又是什么狀態(tài)?由此提出了一個(gè)猜想:最基本的粒子,應(yīng)該是一個(gè)“兩態(tài)性”的粒子。
近些年來,科學(xué)界在尋找“上帝粒子”。大家知道“上帝粒子”就是指形成物質(zhì)的第一種粒子。那么這是個(gè)什么樣的“粒子”呢?我們認(rèn)為一定是兩態(tài)性的,也就是說它一會(huì)兒是物質(zhì),一會(huì)兒又是信息,是以極快的速度互變著的一個(gè)粒子。而這個(gè)S線就表示這種物質(zhì)跟信息瞬間互變的關(guān)系。假如我們認(rèn)為是“信息演化”形成物質(zhì)的話,那么第一個(gè)搭界的粒子,一定是這樣一種互變的粒子。
因此,我們也可以認(rèn)為,陰陽雙魚圖騰是一個(gè)宇宙的模型,這兩個(gè)太極“魚眼”,白色的是白洞,黑色的是黑洞。白洞不斷地迸發(fā)出信息能量,黑洞不斷地吞噬物質(zhì)。白洞和黑洞的能量作用是相反的,所以宇宙中的能量不僅是標(biāo)量,還是向量。
可見宇宙是物質(zhì)和信息構(gòu)成的,信息是“主體信息”,是自然存在的。信息跟物質(zhì)之間是以極快的速度互變。光的“波粒二象性”是個(gè)典型的例子,它在成為粒子的時(shí)候是物質(zhì),它變成了“波”的時(shí)候,實(shí)際上是變成了信息態(tài)。
講到維度,從大家熟悉的講起。一維,大家就可以想到一條直線;二維,就是在這條線上擴(kuò)展成一個(gè)面,比如在紙上畫一個(gè)長(zhǎng)方形,它的內(nèi)部就是二維空間;在這個(gè)面的基礎(chǔ)上,我們?cè)佼嬕粭l垂直于平面的線,連接長(zhǎng)方形的四個(gè)角到垂直于平面上高線的頂點(diǎn)后,就形成一個(gè)體積,也就是長(zhǎng)度、寬度,再增加一個(gè)高度,這就是三維。我們?nèi)粘I钪信龅降臇|西大部分都是三維的。
現(xiàn)在最大的爭(zhēng)議是:第四維是什么?愛因斯坦在推E=mc2的這個(gè)廣義相對(duì)論公式的時(shí)候,他提出第四維是時(shí)間。到現(xiàn)在還有很多人認(rèn)同這個(gè)觀點(diǎn),但我的觀點(diǎn)不太一樣。他當(dāng)時(shí)要推出這個(gè)公式,必須用到洛倫茨變化,用洛倫茨變化不把第四維設(shè)定為時(shí)間,推導(dǎo)不出這個(gè)公式來,所以他當(dāng)時(shí)認(rèn)定,第四維是時(shí)間。
我們講宇宙維度一定要注意一個(gè)問題,也就是說高維度的東西,必然要涵蓋低維度的東西,符合這個(gè)條件,才能叫維度。也就是說,一維的一定在二維里面,三維的一定把二維和一維都容納進(jìn)來,四維的則必須能容納三維?!皶r(shí)間”這個(gè)東西,很難想象它是可以容納三維的東西,時(shí)間它沒有這種包容能力。其實(shí)在三維結(jié)構(gòu)中有四維態(tài),比如液體和氣體是三維物質(zhì)的四維態(tài),它們是能包容三維的物體的。從液體和氣體如何包含三維物體的例子,我們就能比較直觀地了解高維包容低維的意義了。
四維空間是純量子態(tài)空間,它包含三維空間的所有物質(zhì)形態(tài)。在三維空間里也有量子,但三維空間里的量子是物態(tài)量子,四維空間里的量子是純量子,是一種單一信息態(tài)能量粒子,所以四維空間是純量子態(tài)空間。由此可見,三維空間與四維空間的最大區(qū)別,就是量子空間形態(tài)的區(qū)別。在三維空間是物態(tài)量子,在四維空間是信息態(tài)量子。
我們說的“平行世界”,首先在四維空間出現(xiàn),它所謂的“平行”,是針對(duì)三維空間而言的。四維空間里的純量子,是信息態(tài)能量粒子,是三維空間里全部物態(tài)信息的聚集空間,也是三維空間進(jìn)入五維空間的過度空間,也稱為“視維平行空間”,它是一個(gè)信息態(tài)全息空間。
第五維是暗物質(zhì)絡(luò)合惰性空間。暗物質(zhì)吸收了太陽光后是不反光的,所以我們看不見它。第五維暗物質(zhì)是沒有生命的,它是一種不反光的,又不能夠完全把光吸收掉的一種物質(zhì)體,它在太空當(dāng)中,也可能是以一個(gè)棉絮狀的形態(tài)存在著。地球出現(xiàn)冰河期,有可能是由暗物質(zhì)云飄過來以后,遮住太陽,太陽光的能量被遮擋,這樣就使得地球很快冷下來,大部分太陽光輻射不進(jìn)來,才能成為冰河期。
第六維是一維到五維的連續(xù)全息影像空間。四維和六維都是信息態(tài)空間,它們的區(qū)別在于:四維是穩(wěn)固性全息信息,而六維是連續(xù)性全息影像信息。
第七維是個(gè)弦空間。它是一維到六維的全部有效信息粒子與純光色信息的容介空間。在這個(gè)空間里,是把高維度空間的純光色信息與低維度空間信息粒子,按相同光色,以隨向性原則容介成不同純度的光色信息,按純度自行進(jìn)入不同的維度,以穩(wěn)定各個(gè)維度的信息平衡,而且延伸到整個(gè)單元區(qū)。第八維到第一百維,都是高維度的信息態(tài)空間,里面分別存在著不同的信息光色。在物質(zhì)里有不同的元素,在主體信息里有不同的信息光色。這里所指的“光色”,不是“可見光”的“光色”,只是我們采用這個(gè)術(shù)語來稱呼。
總而言之,在整個(gè)宇宙當(dāng)中,物質(zhì)空間實(shí)際上是很少的,絕大部分是信息態(tài)空間,信息態(tài)空間是非常復(fù)雜的,宇宙中物質(zhì)和信息是互相變化的,這兩者適用于哲學(xué)講的對(duì)立統(tǒng)一、互相轉(zhuǎn)化,是完全體現(xiàn)我們現(xiàn)在所認(rèn)知的哲學(xué)思想。
宇宙里有五種最基本的運(yùn)動(dòng)形態(tài),第一種是電子技術(shù)時(shí)代都熟悉的“波態(tài)”運(yùn)動(dòng);第二種是“鏈態(tài)”運(yùn)動(dòng);第三種是“熵流”運(yùn)動(dòng);第四種是“隨向性運(yùn)動(dòng)”;第五種是“容介態(tài)運(yùn)動(dòng)”。
宇宙在大爆炸之前,信息態(tài)空間里面的主體信息就存在了“疊加聚合”運(yùn)動(dòng),這種運(yùn)動(dòng)生成了我們說的“上帝粒子”即“單奇子”。這就出現(xiàn)了一個(gè)很重要的概念:我們過去認(rèn)為,運(yùn)動(dòng)一定跟物質(zhì)有關(guān),時(shí)間是因?yàn)槲镔|(zhì)的運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生。而實(shí)際上,沒有物質(zhì)的信息態(tài)里面一樣也有運(yùn)動(dòng)。沒有運(yùn)動(dòng),信息就不會(huì)聚合,就不會(huì)形成“上帝粒子”,這是一個(gè)很重要的概念。也就是說宇宙充滿了運(yùn)動(dòng),它和有沒有物質(zhì)無關(guān)。時(shí)間是作為描述物質(zhì)粒子運(yùn)動(dòng)變化的概念,它才是只跟物質(zhì)運(yùn)動(dòng)有關(guān)。也就是說,信息態(tài)空間中是沒有時(shí)間的。所以信息跟時(shí)間是沒關(guān)系的,時(shí)間只跟物質(zhì)有關(guān)系。在這幾個(gè)基本的概念認(rèn)定后,才能更好地認(rèn)識(shí)下面的五種基本運(yùn)動(dòng)。
第一種“波態(tài)”運(yùn)動(dòng)。最簡(jiǎn)單的例子,人們講話、發(fā)聲,舌頭、音帶震動(dòng)產(chǎn)生的機(jī)械波,通過空氣做介質(zhì)傳播出去,這個(gè)是聲波,這是有介質(zhì)的波。還有可以不需要介質(zhì)的波是無線電波,包括有“波粒二象性”的光?,F(xiàn)在大家把引力也作為一種波,我認(rèn)為引力根本不是波。
第二種鏈態(tài)運(yùn)動(dòng)。最典型就是磁力線。一個(gè)有N極S極的磁鐵,拿點(diǎn)鐵粉往其周邊一撒,就發(fā)現(xiàn)鐵粉排的很整齊,從北極到南極,南極到北極。每個(gè)鐵粉由于磁力線、磁場(chǎng)的作用,就順著排列在一起。這就是一種鏈態(tài)運(yùn)動(dòng)。引力粒子跟磁粒子一樣,是一種鏈態(tài)運(yùn)動(dòng),是呈首尾相接的一個(gè)鏈態(tài)。
第三種熵流運(yùn)動(dòng)。學(xué)航空動(dòng)力的,熱力學(xué)是必修。熵的概念大家都很熟悉,所謂的熵增和負(fù)熵。熵增的原理說明了,一個(gè)系統(tǒng)最后可能會(huì)出現(xiàn)“死寂”,必須通過負(fù)熵來維持它的活力,保持它的內(nèi)在動(dòng)力持續(xù)形成。熵流運(yùn)動(dòng),自然界中的高能量向低能量方向的運(yùn)動(dòng),大氣運(yùn)動(dòng)、洋流運(yùn)動(dòng),都有熵流運(yùn)動(dòng)。
前面三個(gè)運(yùn)動(dòng),波態(tài)運(yùn)動(dòng)、鏈態(tài)運(yùn)動(dòng)、熵流運(yùn)動(dòng),我們通過傳統(tǒng)物理學(xué)都很清楚。
第四種隨向性運(yùn)動(dòng)。磁粒子也是一種隨向性運(yùn)動(dòng)。而最典型的當(dāng)然是電子,負(fù)電荷一定往正離子方向聚集,形成一個(gè)新的原子,這個(gè)運(yùn)動(dòng)是負(fù)的向正的跑,這就叫隨向性運(yùn)動(dòng)。磁粒子n級(jí)向s級(jí)聚,異性相吸,這個(gè)也是隨向性。
另外一種就是信息,它也是遵循著隨向性運(yùn)動(dòng)規(guī)律。物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)它有個(gè)特點(diǎn),同性相斥、異性相吸,但是信息的隨向性運(yùn)動(dòng)則是同性相吸,異性相斥。一樣的東西相聚,這是信息的隨向性。舉個(gè)大家可以理解的例子,比如書柜或者圖書館,都會(huì)把同一類的書放在一起,為什么?好找啊。你要找數(shù)學(xué)書,柜子里全都是數(shù)學(xué)書,容易找到。如果你把不同的書,亂七八糟地堆在一起的話,就沒法找。這就是隨向性,同一性質(zhì)的東西,它聚在一起好找,靠的就是信息的隨向性原理。所以,信息的隨向性跟物質(zhì)的隨向性是不一樣的。
隨向性的產(chǎn)生靠什么?顯然是靠能量。一直有人認(rèn)為,能量是標(biāo)量,不是向量。所以,有人認(rèn)為能量不會(huì)有正負(fù)之分。實(shí)際上,從物質(zhì)來看,物質(zhì)中有正物質(zhì),也反物質(zhì)。正反物質(zhì)的能量,顯然其取向是不同的,因此只要有反物質(zhì),必然就有負(fù)能量,否則就不會(huì)出現(xiàn)正反物質(zhì)湮滅反應(yīng)。如果在從物質(zhì)的能量擴(kuò)展到信息態(tài)能量來看,這兩種能量顯然更是方向相反,隨向性運(yùn)動(dòng)規(guī)律就說明了這一切。所以物質(zhì)能量和信息態(tài)能量必然是相反的能量。因此至少可以認(rèn)為,物質(zhì)能量和信息態(tài)能量之間的相反,也是可以認(rèn)為能量是有正負(fù)之分的。既然物質(zhì)能量有正負(fù)之分,信息態(tài)能量應(yīng)該也有正負(fù)之分,而物質(zhì)能量和信息能量之間也呈正負(fù)的分別,所以能量不僅是標(biāo)量,也是向量。
第五種容介態(tài)運(yùn)動(dòng)。研究容介態(tài)運(yùn)動(dòng)要確定一個(gè)前題,認(rèn)識(shí)宇宙中存在“主體信息”是基礎(chǔ)。宇宙中有主體信息,所謂“主體”就是獨(dú)立存在的,不需要載體的信息。這個(gè)信息的介入可以使事物從量變到質(zhì)變,實(shí)現(xiàn)進(jìn)化的運(yùn)動(dòng)。這既是宇宙唯一的進(jìn)化形態(tài),也是宇宙進(jìn)化的最高形態(tài)。人類的進(jìn)化,首先體現(xiàn)在大腦進(jìn)化,大腦進(jìn)化最主要的體現(xiàn)是人在形成的時(shí)候新的信息介入,然后,使得人的智力大幅提高。
容介態(tài)按著字面的意思,就是說在宇宙之中,當(dāng)某一存在的事物,通過容納入信息的介質(zhì),實(shí)現(xiàn)了質(zhì)變的一種運(yùn)動(dòng)形式,我們把這個(gè)運(yùn)動(dòng)就叫容介態(tài)運(yùn)動(dòng)。也可以理解信息對(duì)事物具有介入的能力。事物容納信息和信息介入事物,共同形成容介態(tài)運(yùn)動(dòng)。宇宙的所有進(jìn)化,都基于原有的物質(zhì)容納入一種新的信息介質(zhì)以后,推動(dòng)它進(jìn)行從量變到質(zhì)變,這就叫做容介態(tài)運(yùn)動(dòng)。由于它無時(shí)無刻地吸納信息而變化著,所以它是一種狀態(tài)。就像物質(zhì)有各種狀態(tài),固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)一樣,容介態(tài)也是一種狀態(tài)。
容介態(tài)運(yùn)動(dòng)是我們整個(gè)社會(huì)向前發(fā)展的一個(gè)很重要的因素。做任何事情,都要很重視這五種最基本的運(yùn)動(dòng),尤其要重視最高級(jí)別的是容介態(tài)運(yùn)動(dòng)。
宇宙存在的第一種形態(tài)是固態(tài);第二是液態(tài),比如冰融化后是液態(tài);第三個(gè)是氣態(tài),水加熱后氣化,變成氣態(tài);第四是等離子態(tài);第五種是波態(tài),在日常當(dāng)中我們見的可見光就是一個(gè)波態(tài);第六種是鏈態(tài),前面講過,拿一個(gè)磁鐵,鐵粉附著在磁鐵周邊,形成狀態(tài)就是鏈態(tài)。
第七種是冷沸態(tài),把暗物質(zhì)材料把它收集起來,所形成的材料叫冷沸材料,就是說它在低溫的時(shí)候會(huì)沸騰,正好跟現(xiàn)在我們知道的很多物質(zhì)特性是相反的。
第八種就是信息態(tài),即自然信息態(tài),也叫主體信息態(tài),人們對(duì)此研究得非常不夠。目前所提出的信息論,都是從通信技術(shù)導(dǎo)出的,過去提出的信息論跟我講的這個(gè)信息論,就是“作為物質(zhì)上對(duì)應(yīng)的另外一種存在”是不一樣的。有人認(rèn)為信息是特殊物質(zhì),但是我認(rèn)為信息就是信息,信息和物質(zhì)是相輔相成,互相轉(zhuǎn)化的。宇宙是兩態(tài)性的,它最基本的粒子也是兩態(tài)性的。
信息態(tài)之后,是什么推動(dòng)整個(gè)宇宙不斷地生長(zhǎng)、進(jìn)化、成長(zhǎng)的?這就是第九種,容介態(tài)。不但宇宙中物質(zhì)和信息之間發(fā)生容介態(tài),主體信息之間也要聚合,也是存在著容介態(tài)。
南京航空航天大學(xué)學(xué)報(bào)(社會(huì)科學(xué)版)2022年4期