[原创]评曾明生的《论光子和电子的传播模式》

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[watermark]                         评曾明生的《论光子和电子的传播模式》                                 
                                       习强   
    摘要：如果拿光速与声速类比，认为声速有实数性质的超声速，所以光速也有实数性质的超光速，这也许同爱因斯坦、麦克斯韦等行家的数学和物理学简并处理一样，没有分清楚声速和超声速才是“机械运动”；而光速和超光速对应的是量子时空传播---即类似离散时空传播。光速和声速这一不同性质的分属，为光子以光速c运动的爱因斯坦“光速不变原理”找到了坚实的概念基础，
   关键词：机械运动、量子时空、光速
                                  一、祸起“机械运动”
    焦克芳教授认为曾明生先生的《论光子和电子的传播模式》是篇好论文，笔者也有同感。曾明生的论文好在正如他给笔者中信所说：“光子和电子等微观粒子在离散时空进行传播，突破了爱因斯坦光子假说中的运动不言而喻是指物理学上的机械运动”。
    曾明生先生曾长期担任中国农业银行总行工程系列高级职称评委会委员，有计算机成果代表农业银行总行参加“1993年新加坡COMEX国际计算机展览会”。也许人们认为他只是银行系统的高级计算机专家，其实他写的《论光子和电子的传播模式》论文是非常正规的。他对光子不是机械运动传播的认识有着扎实的电磁传播专业训练基础。因为他曾就读于西安交通大学的无线电技术本科和浙江大学的图像信息处理专业硕士研究生。
    中国科技城绵阳早在上世纪六十年代初就开始了类似三旋/弦/圈（SXQ）理论的创新，坚持量子时空除了有类似球量子外，还有环量子，以及虚数存在于点内空间的研究达近五十年没有中断，而被有人看作类似“绵阳前沿科学会客厅”。曾明生先生说，是山风工作室的顾问陈一文先生，建议他与绵阳方面联系，于是使人眼睛发亮的《论光子和电子的传播模式》才在绵阳得以研读。
    曾明生论文说：机械运动的科学实践就如同牛顿力学一样；而基于光波的传播规律和光的波粒二象性创建的光子传播模式---即光子空间位置的变更，是对应于量子时空的传播, 而不是一般的机械运动。将电子与光子加以对比获得类似模式，即电子空间位置的变更也不是一般的机械运动，而是对应于量子时空的传播。曾明生的结论看似平凡，却非同小可。因为从科学院、名牌大学到失学于“十年动乱”的一些超光速民间科学家，常拿光速与声速类比，认为声速有实数性质的超声速，所以光速也有实数性质的超光速。也许他们同爱因斯坦、麦克斯韦等行家的数学和物理学简并处理一样，没有分清楚声速和超声速才是“机械运动”；而光速和超光速对应的是量子时空传播---即类似离散时空传播。光速和声速这一不同性质的分属，为光子以光速c运动的爱因斯坦“光速不变原理”找到了坚实的概念基础，让实超光速派能重新来考虑自己的机械运动思维的局限性。
    麦克斯韦是不是彻头彻尾的光子传播以太机械运动论者呢？曾明生的论文却为此作了辩护。他说：根据麦克斯韦电磁场理论，“设在空间某区域内有变化电场（或变化磁场），那么在邻近的区域内将引起变化磁场（或变化电场）；这变化磁场（或变化电场）又在较远的区域内引起新的变化电场（或变化磁场），并在更远的区域内引起变化磁场（或变化电场），这样继续下去。这种变化电场和磁场交替产生，由近及远，以有限的速度在空间传播的过程称为电磁波。可见，无论变化电场产生变化磁场，还是变化磁场产生变化电场，都是在没有任何外部因素的作用下发生的。前者产生后者时，后者的能量是前者提供的。如果没有能量源对前者补充能量，当前者的能量全部转化成后者的能量后，前者本身也就消失了。所以电磁波传播路途上每一处的变化电场或变化磁场（后者），都是由前边紧靠它的变化电场或变化磁场（前者）辗转转化而来的。但前者并没有移动到后者所处位置而成为后者，故后者与前者并不是同一个场。后者的频率、振幅与前者相同，只是相位有所滞后。这正是电磁波在空间进行传播，而不是进行（机械）运动的物理涵义。可见，电磁波的传播和普通物体的（机械）运动在物理涵义上有本质的区别。以上分析的结论表明，变化电场（或变化磁场）仅依靠自身因素（内因）的单独作用而在空间传播，从而形成电磁波（光波）。”这是什么意思呢？曾明生说的是从电磁波到光波都不是机械运动传播，而类似宏观量子现象的环量子线旋耦合运动传播。这是用圈子套圈子的唯象表达，很好地解答了光速恒为c运动的连续与间断的统一。这里类似圈子的离散唯象体切表达，不存在色散问题。
                                  二、自旋的迷失
    但曾明生先生并没有在开了一个好头之后发展下去，因为他还存在很多困惑。
    1、光速的起始的动力学分析，如果光速是从零开始，必然有一个加速度问题，即动力学问题。如果光速恒为c运动，就没有加速度。这两者之间必然有一个是错的，不然就是悖论。因爱因斯坦相对论的光速不变原理没有回答这个问题，光速是机械运动还是量子时空传播如果让人去猜，机械运动难免不是众人的选择。
    2、曾明生现身说法，用他作类似浙江大学图像信息处理专业硕士研究生论文的严谨学术描述，以光速是机械运动的时间动力学分析，重炮轰击爱因斯坦的相对论，是入木三分。
    但从麦克斯韦到爱因斯坦都不是书生，而是打西方科学“太极拳”的高手。麦克斯韦到爱因斯坦抛出的光速是机械运动的“假像”系列描述，仅是站在当时科学发展的时代高度和科学要求普及的高度，作的是一种数学和物理学的简并描述，骨子里才是量子时空数学和物理学描述。例如爱因斯坦的相对论里的数学和物理学超光速，是一种虚数描述，已被当代世界主流科学家以类似D膜和反D膜的虚数“快子”形式吸收，在量子宇宙学、量子弦论、量子圈论等前沿科学中得到广泛运用。为什么在我国从科学院、名牌大学到失学于“十年动乱”的一些超光速民间科学家中依然如故呢？请看曾明生先生的分析：
    由普朗克能量子假说和玻尔氢原子理论可知，原子系统只能处在某些特殊的状态，这些状态对应一定的能量，这些能量之外的任何能量值都不存在，即系统状态对应的能量e是量子化的；原子系统从高能量状态变化到低能量状态（Δe＜0）时，系统辐射（产生）出1个光子；原子系统吸收1个光子时，系统从低能量状态变化到高能量状态（Δe＞0）。这意味着，状态变化时原子系统能量的改变只能以跃迁的方式进行。它们的能量都只有唯一的量值hν。即光子的能量具有量子化的属性。因此，每一个老的光子的能量只能整体地转化成一个新的光子的能量，转化的完成就意味着：新老光子的能量转化和光子自身转化的时间间隔都等于零（Δt = 0）。若新老光子的转化（即传播）发生在连续空间，则光子的传播速度为无穷大。因此，该转化（即传播）对应于量子空间系。这样，从观测系（属于连续时空系）观察，新老光子的空间位置之间相隔着一个有限大小的长度。某时刻新的光子在某处出现（被转化）后，必定会在该处停歇一段时间才在另一处转化成一个更加新的光子。否则，在一有限大的时间段内一个给定光子逐次转化的空间位置的总改变量就会为无穷大。因此，新老光子的转化（即传播）对应于量子时间系。
    曾明生的分析看似量子时间系分析，实际还是机械运动时间系分析。因为实超光速至少有四处迷失：
    A、自旋的迷失
    光速的起始是从零开始，还是就从光速恒为c运动开始，涉及环量子自旋问题。人们常把常识中的“自旋”和普通物理学或理论力学中的“转动”概念等同起来，认为宏观物体存在“自旋”是一件天经地义的事情，殊不知日本著名论理物理学汤川秀树在《基本粒子》一书中告诉我们，这种常识上和逻辑上的“自旋”是一个悖论：因为宏观物体不存在自旋---即自己“转动”---宏观物体的自旋都需要外力作用；外力停止，宏观物体的自旋也会停止。汤川秀树又说，自旋只能存在于微观的基本粒子中，从而自旋只能是基本粒子才能具备的内禀性质。如果光子是微观的基本粒子中类似的环量子粒子，又存在内禀性质的自旋，这说明了光速的起始不是从零开始，而从光速恒为c运动的自旋开始。由于光速类似变化的电场引起变化的磁场、变化的磁场变化的电场的环量子线旋耦合运动传播，实际还是类似连续与间断的统一运动传播的宏观量子现象。
    B、形状的迷失
    人们常把微观中的基本粒子“形状”和常识中“球面”概念等同起来，好似粒子、质量、能量、光子、电子、速度、坐标、正、负、虚、实等等是不讲分“形状”的---即使是讲分“形状”，也就一个类似球面态，或者说类似球面态的大、小之分或曲率正负、大小之分。这种量子形状的迷失，直到国际上量子弦论、量子圈论等前沿科学的崛起，才引起我国主流科学家们的惊奇，其实我国三旋/弦/圈（SXQ）理论早在上世纪六十年代初就开始研讨这个问题。因为在微分几何和拓扑学中，“形状”可分为“球面”和“环面”两种基本的拓扑结构类型，叫着球面与环面不同伦，而且是这两门数学中一项重要的内容。
    有了球面与环面的不同伦，也有了球面和环面自旋的“不同伦”。这对《矢量分析与场论》的“旋度”定义和普通物理学的“转动惯量”、“动量矩”等被看作自旋的“公理”，都有冲击。因为从常识上和逻辑上重新定义“自旋”，由于自旋、自转、转动等概念都有一个共同点，即可用对称性来判断---如果选择原始物理的“对称”概念来统一，设旋转围绕的轴线或圆心，分别称转轴或转点，现给予定义：
    （1）自旋：在转轴或转点两边存在同时对称的动点，且轨迹是重叠的圆圈并能同时组织起旋转面的旋转。如地球的自转和地球的磁场北极出南极进的磁力线转动。
    （2）自转：在转轴或转点的两边可以有或没有同时对称的动点，但其轨迹都不是重叠的圆圈也不能同时组织起旋转面的旋转。如转轴偏离沿垂线的地陀螺或廻转仪，一端或中点不动，另一端或两端作圆圈运动的进动，以及吊着的物体一端不动，另一端连同整体作圆锥面转动。
    （3）转动：可以有或没有转轴或转点，没有同时存在对称的动点，也不能同时组织起旋转面，但动点轨迹是封闭的曲线的旋转。如地球绕太阳作公转运动。
    根据上述自旋的定义，类似圈态的客体我们定义为类圈体，那么类圈体应存在三种自旋，现给予定义：
    1）面旋：指类圈体绕垂直于圈面中心的轴线作旋转。如车轮绕轴的旋转。
    2）体旋：指类圈体绕圈面内的轴线作旋转。如拨浪鼓绕手柄的旋转。
    3）线旋：指类圈体绕圈体内中心圈线作旋转。如地球磁场北极出南极进的磁力线转动。
    所以反观旋转和涡旋并不基本。早在1959年，我们就注意到一种自然全息：锅心沸水向四周的翻滚对流；地球磁场北极出南极进的磁力线转动；池塘水面旋涡向下陷落又在四周升起的这类现象，如果把它们缩影抽象在一个点上，它类似粗实线段轴心转动再将两端接合的旋转。其实这就是线旋。其次，线旋还要分平凡线旋和不平凡线旋。不平凡线旋是指绕线旋轴圈至少存在一个环绕数的涡线旋转，如墨比乌斯体或墨比乌斯带形状。同时不平凡线旋还要分左斜、右斜。因此不平凡线旋和平凡线旋又统称不分明自旋。反之，面旋和体旋称为分明自旋。这样看来，涡旋仅是自旋中的线旋或线旋与面旋的组合；而一般说的旋转运动，如果是自旋，主要也指的是面旋或体旋。
    所以曾明生引用的玻尔氢原子理论的光子能级跃迁解释，只是旧量子力学站在当时科学发展的时代高度和科学要求普及的高度，作的一种数学和物理学的简并描述。这只能是一种机械运动解释。因为从量子时空传播的环量子力学自旋解释找切入点，分明自旋和不分明自旋统称三旋，即面旋、体旋、线旋合称三旋。这对普朗克的量子论和爱因斯坦的相对论来说，在微观和高速的情况下物体的刚性概念已变得不够明确，而为三旋进入这些领域提供了立足之地。众所周知，如海森伯所说，基本粒子真正基本的东西是能量，当能量获得一定的形式时就变成了基本粒子，联系到光谱是光子能级跃迁的这一事实，它的意义在于：圈态自旋排列组合的变化，正是由类似玻尔的氢原子理论的能级跃迁解释体现出来的。这样就可以把圈态自旋排列组合的变化同光谱分析联系上。这里只要把"群落"引进氢原子理论的能级跃迁解释，联系到一个类似池塘里的生境，不同的植物和动物的种群，在不同层次和谐地生活在一起，我们就可以类比设想把一个原子、一个分子也看成是一种圈态生境的群落。要知道，一个类圈体就有62种自旋状态可供选择，它的不同排列组合体现为能级跃迁，体现为光谱线，也体现为不同的化学结构，这里原子能级跃迁发射或吸收光子，只需改变圈态的前线轨道就足够了。
    C、虚数的迷失
    光子有正、负、虚、实、零等三类“一分为二”：a）光子有正实数光子、负实数光子的“一分为二”。
b）光子有正虚数光子、负虚数光子的“一分为二”。 c）把正、负、虚、实光子都看成是“有”物质，还有纯零的“无”物质的“一分为二”。人们常把微观中基本粒子的反物质和常识中负实数物质概念等同起来，好似正虚数光子、负虚数光子和负实数光子是一回事。其实从三旋/弦/圈（SXQ）理论出发，虚数是在“点内空间”。而一般的复数坐标，都误认为虚数轴在点外空间，其实这只一种为计算方便的图解。彭罗斯用黎曼球面到阿干平面的球极平面投影，来表达我们宇宙是“复”的扭量思想---即以黎曼球面到阿干平面的球极平面投影为基础，才奇妙地体现了量子时空传播的数学与一般复数平面的机械运动描述不同---复数虽表现在外，但虚数已通过了点内空间，
    D、时间的迷失
    可以看出曾明生的原子系统能量跃迁的时间间隔和所对应的时空分析，也是如同牛顿力学机械运动一样的时间间隔和时空分析；当然，作为量子时空传播的一种数学和物理学的简并描述，一般来说也是可行的。但以此来作为常识上和逻辑上挑战爱因斯坦的“光速不变原理”，就不能不考虑类似费曼和霍金的量子时空传播的时间间隔和时空分析。例如时间这一个维度，霍金猜想它是虚数，实际是说时间这个“钟”，是放在“点内空间”的，即类似放在空心圆球中的，球外不管是绝对时间还是相对时间，它都不会受影响，正好躲藏在空心可作校对。而费曼时间的点内空间分析或费曼量子时空传播的关键，是要说明电子“反时间”运动的轨迹图。它一般被理解为一个电子对产生，紧接着电子对湮灭的物理过程---沿时间反方向运动的负能量电子，等价于沿时间正方向运动的正能量正电子。时间打折曲线图像的“反时间”，我们认为类似进入“点内空间”。换句话说，这类似一种水平面，“快子”作为不可观察的超光速物质粒子，是在点内空间；光速或低于光速的物质粒子称“慢子”，是在点外空间。类似圈子套圈子现象的环量子线旋耦合运动的光速传播，类比齿轮靠齿轮的机械传动现象，如果三个连续传动排列着的齿轮，中间一个是“安装”在点内空间。从“点外空间”来看，不但缩短了光程，而且类似圈子套圈子现象的环量子线旋耦合运动，还可以瞬间重叠在一起，类似一个宏观量子现象环的三旋运动，而为爱因斯坦的实“光速不变原理”找到了常识和逻辑上的证明，也为爱因斯坦的虚超光速“快子”原理”找到了常识和逻辑上的证明。
    所以费曼的粒子历史求和，只好引入虚时间。粒子的路径求和，就是把波加起来，这也就是量子场论中的维克旋转，用it代替t实现时间轴的旋转，同时把闵可夫斯基空间翻译成欧氏空间，在欧氏理论中量子场论的某些表达式（譬如路径积分）可被更好地定义。霍金进一步把“维克旋转”运用到洛化度规这一类弯曲时空的度规中，以便得到欧氏度规的空间的更高水平上的维克旋转。虚时的引入意味着时间和空间的差别完全消失。而虚时间引入，非实物的相互作用量，预设了点内空间在欧氏时空里，二者方向无区别。而在闵氏时空（弯曲时空）中，所有点上的时间方向都位于光锥里，而空间方向则位于外面。虚时不过是实时的一种数学理解。但霍金推测，对虚时间概念作实在论解释的可能性，认为虚时间很可能比实时间更基本。量子引力论取代的奇性处时空——奇点，就是时间过程断掉的地方；不分球面与环面的人，也就不区分奇点和奇环的存在，希望或推测真实时空中没有奇点。
   
                                   三、几率波之迷
    曾明生先生可以称得上是一位无线电技术和计算机技术行家，但他的本职工作不是新量子力学专家，他能达到光子对应于量子时空的传播不是一般的机械运动高度，已经够用了。反过看他说的一些话，也能帮他理清思路。例如他说：“电子的传播规律并不涉及几率性的问题，所以玻恩的几率性解释是不正确的。电子的传播规律可得到电子衍射试验、约瑟夫森效应直接或间接的证实。而该规律与几率性毫无关系。这就表明，量子力学中玻恩等人对波函数的统计解释---其绝对值平方给出了粒子不同时刻在不同位置处出现的几率密度，是不正确的。其实，摒弃对波函数的统计解释，并不影响量子力学中波函数的建立、求解过程及结果。”
    说白了，量子“形状”类似“球面”和“环面”两种基本的拓扑结构类型的区分，一般来说，环量子属类似量子时空的描述，球量子属类似机械运动时空的描述，但可以作为量子时空的一种数学和物理学的简并。其实电子衍射试验、约瑟夫森效应并不违反环量子类似量子时空的描述。量子曲率波、挠率波、几率波三者一起，才构成量子的波粒二象性的。环量子分明与不分明自旋的结合，使一个类圈体变成一种三旋唯象学研究的对象。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                            (1)
    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，并能使爱因斯坦能满意他关于“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解。即三旋所产生的波是几率波，而把粒子与波很基本地统一起来。而类似超光速的如陈叔瑄的涡旋论，认为粒子与波的统一，来自圈态涡旋的聚集与弥散，即聚集为粒子，弥散为波；但这只能说明他的圈态涡旋是多粒子，并不基本。
             参考文献
[1][美]理查德·费曼、S·温伯格，从反粒子到最终定律，湖南科学技术出版社，李培廉译，2003年5月；
[2]王德奎，三旋理论初探， 四川科学技术出版社， 2002年5月；
[3]孔少峰、王德奎，求衡论---庞加莱猜想应用， 四川科学技术出版社， 2007年9月；
[4]王德奎，解读《时间简史》，天津古籍出版社 ，2003年9月；
[5]薛晓舟，量子真空物理导引，科学出版社，2005年8月。
              Email:y-tx@163.com[/watermark]