空间场论——老子的大一统宇宙观-3 | fangwu | 空间场论——老子的大一统宇宙观-3
王紫馨（方悟） 2004.11.1
在对时空的认识上，古人大都把空间看作是虚空。亚里士多德进了一步，认为空无一物的虚空不存在，空间必是充实的，是一个物质的连续体，空间由物体间的关系构成，时间和运动都是连续的。牛顿集近代时空观念之大成，提出了绝对时空观念，他实际又退回虚空的观念上。虽然牛顿的时空观是对宏观物体低速运动的抽象，可使人们在经验范围内不必考虑运动物体的时空特性，但不能据此就认为时、空、物三者可以分割开。黑格尔就不同意牛顿三分割的形而上学观点，他指出：“它（运动）的本质是空间和时间的直接统一，……空间和时间都属于运动；速度，运动的量，是和某一特定的流过的时间成比例的空间。运动也可以说是空间和时间的关系；……空间和时间最初在运动中取得现实性。”（转引自《马克思恩格斯全集》第20卷588页)爱因斯坦创立的相对论使人类认识产生一个飞跃，他把空间和时间与运动联在了一起，运动时“钟慢尺短”，我们看到低速运动的物体似乎本身无变化，实际只是变化微小而已，高速运动则有很大变化，你要达到光速先要变成光。“钟慢尺短”就是运动的显现，物体本身也同时收缩或分裂膨胀。中观人体尺度，物质空间的量变到发生显著质变，有一定弹性幅度，使人们忽视了空间变化。而微观和宏观的空间变化显著，它们应是我们认识世界的最佳工具和实验场。必须指出的一种错误理解是：“钟慢尺短”的相对论效应被说成是物质运动所带来的，而且说运动物体本身并未变化。人们忘记了黑格尔所说的运动是“空间和时间的直接统一”，不能把物、空、时看成是三个独立的东西，运动就是空间的连续变化。空间作为所有存在的共同本质，它是最大共性，一切物质不过是不同的空间形态。老子处于人类认识发展的早期，科学技术尚不发达，虽然他天才地认识到了自然界作为空间形态的本质，但无材料来说明空间的具体性质。现代人类秉承2500年的科学进步，有用现代科学来说明空间场实质的义务。
三、 四力皆引力，量子相对效。
宏观上我们把三种东西归一为空间，微观是不是这样呢？在自然界四种作用力中，电磁作用对中性物质影响不大，它存在于荷电粒子与光子间；弱相互作用存在于光子外的所有粒子间，主要表现在衰变过程中。强相互作用只存在于核子内部及强子间，只有引力作用具有普遍性，如把四种力合一，只能归到那最具普遍性的东西上，把其他三种力看作引力在不同条件下的不同表现。一些人总想把四种力归统于人们较为熟悉的电磁力，恐是费力不讨好。2004年的诺贝尔物理学奖授予了美国科学家戴维•格罗斯、戴维•波利策和弗兰克•维尔切克，以表彰他们发现了粒子物理的强相互作用理论中的“渐近自由”现象。 评委们把3名美国科学家的成就称为“夸克世界中的一个多彩发现”，称这3名得奖者的发现涉及了诸如：什么是大自然中最小的粒子；这些粒子如何组成我们身边的万事万物；自然中存在着哪些力以及它们怎样相互作用等物理学基本问题。这些问题在整个20世纪乃至现在都是物理学家们最渴望找到答案的谜题。强相互作用即使核子结合为原子核的核力，重子和介子都有强相互作用，因而又称为强子。人们认为较重的粒子都是由更微小的粒子——夸克组成，虽然一些实验与人们的某些理论接近，但至今未分离出任一种夸克。夸克被关禁闭说明夸克模型并不合理，所谓“渐进自由”也与宇宙这个大实验室的实例不符。从白矮星、中子星到黑洞，天文现象都告诉我们，物质粒子越接近，它的密度越大，质量越重，引力越强，越不自由，哪有什么“渐进自由”！我们赞赏美国科学家的探索精神，但不赞同他们的观点，诺贝尔奖仅能看作对科学探索精神的鼓励。
“一”代表着整体和普遍性，归一必须归到最具普遍性的事物上，这既是哲学原则也是科学原则，不懂得这一点，势必要碰壁。
宇宙是具有万有引力的空间场，可认为空间场即引力场，而引力即是重力，这一点牛顿早就意识到了，在谈到自己1666年一系列重要发现时说：“这一年里，我开始想把重力推广到月球的运行轨道上去，在求出了在内球面上一个旋转的小球对月面的压力后，我就从行星运转周期的平方同它们到太阳的平均距离的立方成正比的开普勒定律推导出：使行星保持在它们的轨道上的力必定与它们到旋转中心的距离的平方成反比。而后把使月球保持在它轨道上所需要的力和地球表面的重力做了比较，发现它们近似相等。”实际上，引力和重力不是近似相等，而是完全相等，就是一回事儿。爱因斯坦的广义相对论以惯性质量和引力质量等效为前提，也认为空间具有重力结构，引力即是重力，因而我们可以把此“一”设定为空间重力场，用其说明一切宇宙现象。如地球上的物体抛起后会自然下落，就是因为有重力作用，地球引力即重力，实际一切引力皆为重力。“一可说明多”，即顶级原理、顶级公式可以说明一切事物。物理学旧理论缺乏想象力，未能将之推广。恒星、行星、卫星、彗星为什么都按一定轨道运动，因它们要遵从万有引力空间重力场的规定。 宇宙空间中的环绕一个中心的圆周（包括椭圆）运动都是按空间重力场重力分布区来进行的，这就是万有引力的实质。
在物理学上，质量和重量两个概念不同，质量是物体中所含物质的量，以粒子数表示，通常以核子量为质量数，为不变的常量。重量是地心引力产生的向下的力量，它因各地区引力的不同而有差别，人们认为离地心远的物体离心力大，抵消了部分重力，所以物体在两极比赤道重一些，在低处比高处重一些。这个差别明白无误地说明了空间结构的重力性质。静止状态下，所有的物质一定要按密度，即重力原则来分布，作惯性运动；如果物质密度变化了，物体就应处于相应的空间区域，从原有位置到新的位置就形成空间位移的机械运动，形成加速运动。我曾在《也说彗星》这篇文章中指出：彗星的产生是由于太阳系两个小行星带的小行星受到更多的太阳辐射时，冰雪（包括氢冰、氨冰、干冰和水冰）融化，密度加大向内层空间移动而形成的。地球和其他行星的轨道不是圆形而是椭圆，也因为冬夏远日点和近日点行星的密度有差别造成的。行星的进动一方面是因太阳不断辐射能量使太阳系总能量减少，空间收缩，另一方面也是由于行星自身质量减少密度加大，需要转移到更靠近太阳的轨道上去，这是引力进动的实质。
在一定条件下，重量就是质量，重力场就是质量场。爱因斯坦著名的质能公式：E= mc2说明了质量和能量的关系，表明质量场也是能量场。空间场、引力场、重力场、质量场、能量场，是我们从不同角度说明宇宙所使用的不同概念，其实质相同，不论你是讲能量还是讲重力都指同一个东西，这个世界就统一了。这样，在空间场论中，牛顿力学三定律成为万有引力定律的具体说明，相对论和量子力学也成为不同引力状态下的理论，整个力学统一在引力场论之上。这一本质属性构成物理学及所有自然科学的基础，化学的化合与分解、元素同期以及生物学的遗传和变异都必将建立在空间重力场能量守恒基础之上。有了这一理论，我们甚至能计算出不同能量状态下电子运行的轨道，必然性与偶然性同一，只要知道原因，就能知道结果。人类认识深入到了自然本质，“第一推动力”就是引力，上帝就是大自然本身。一切神话都将成为历史，星云假说、大爆炸假说、核聚变假说、外星人和超光速等都将寿终正寝，建立在观测事实上的新理论将取代它们，人类对自然力的认识利用也将有一个飞跃。因此，当你们回顾这段历史时，你们可以自豪地说“我最早了解到老子的伟大思想。”
我们的宇宙有一个重要特征，就是大尺度空间上各向同性，也就是从整体上看，宇宙中的物质均衡分布。为什么会这样？因为它是能量守恒规律的要求，是宇宙和谐优美的标志，也是辩证性自然的表现，其均衡量度为2.7K。但从小尺度看，从局部看，物质分布又是不均衡的。这是因为在宇宙中，第二级结构是星系团，星系虽有大小，但在星系团内按能量守恒要求形成互补，保持2.7K平衡值。第三级星系是宇宙基本要素，星系结构以下的物质分布完全按重力分布，极不均衡，但星系总能量按在星系团内的互补或接近或略高于2.7K，能减空缩，能增空胀，始终保持恒定。如统计力学就是在不均衡中取其均衡值的一个例证。大尺度空间没有中心区域特征，重力中心在星系以下的天体中才有突出地位的事实还说明宇宙没有中心，也不可能从某一中心点爆发而成，恰是星系才是由一质点爆发产生的。“常道”不懂得凡是具体的存在，都是有限的，有条件的和暂时的，不懂得整体存在于部分中，均衡存在于不均衡中，抽象存在于具体中的辩证法两极同一的道理，只能站在众妙之门外。
空间重力的实例比比皆是，地球如此、太阳系如此，银河系也是如此。地球的最外层是大气层，中间是作为岩石层的地壳，地心则是量子结构的引力子核即中微子核。太阳作为太阳系总质量的99.8%，居太阳系正中，八大行星及两个小行星带按质量密度从内向外的顺序排列，凡与这个顺序不符的，都是计算有误，如类地行星未计算大气厚度和质量，如重新加以测算，行星密度差（包括两个小行星带）为0.5。我们看到银核有一个大质量黑洞，为最大重力区，向外，恒星密度渐疏，重力渐小，到外层银晕，已变成稀疏的星云，间或点缀着一些球状星团。椭圆星系、不规则星系都是旋涡星系发展过程的不同阶段的表现形式，由于能量的释放，它们的空间由旋涡状收缩成现在的样子。我也曾提到：宏观似微，微观似宏；两极相通，正反互容。空间重力结构作为宇宙的普遍性不仅存于宏观中，也存在于微观中，粒子也都是重力结构。带负电的电子围绕带正电的质子转，却不会落到质子上，而正、负电子却会相湮灭，这不是违反异性电荷相吸引的规律吗？空间重力结构正好能解释这个问题。质子质量是电子的1836倍，位于氢原子核心，电子是密度最小的粒子，重力结构远小于质子，所以它只能按重力分布在质子外围运动而不会落到质子上。而正、负电子质量相同，密度相等，可在同一空间区域存在或相结合。根据玻尔提出的能级分立原则，电子在核外各能区的分布也必定符合引力平方原则：从低能区到高能区，电子运转周期的平方同它们到核子的平均距离的立方成正比。同样，具有放射性的元素都是重元素，按密度应存在于地层深处，当它们被地质运动带到地表时，就必须裂变为较轻的元素才能与地表空间重力结构相适应。我们把元素周期表上靠近放射性元素的重元素放到月球上或太空中，它也会变成放射性元素，以便和那里的空间状态相适应，这个重力原则也是适者存在的规律。
因为物质必须按重力原则构成，所以就物质构成而言，只存在原子、离子、量子三种形态，它们构成三角正向顺时针循环，这个过程是不可逆的。人们较熟悉的固、液、气三态均属于原子内部的二级形态，三者仅是原子间的距离有变，而原子本身未变，在能量增减时可以膨胀或收缩。等离子态下，原子分裂为正、负离子，无论温度高低，都不能再使二者复合，所以我们既能看到太阳表面日冕中存在着百万度的高温等离子态，也能看到宇宙中接近绝对零度的等离子星云，那是高温等离子体膨胀降温的结果。当在一定强度的磁场下，4000度以上的高温就可使核子裂变，在正、负电子相湮灭变为光量子向外辐射的同时、引力量子——中微子内聚星核。引力量子在黑洞中吸附能量再重新聚合为原子，开始新的循环。在《波粒二象解》第四部分的极限公式一章中，我提到爱因斯坦的质能公式：E = c （E为能量，ｃ为光速，ｍ为粒子静止质量，p为粒子动量。）上述公式的平方根有正、负两解，你可取正号，也可取负号， 实际是说能量有正态和负态两种形式, 但人们认为世界上只有正能态而将负能态舍弃。质能公式代表我们世界最基本的物质状态，怎能因与常识不合而将其忽视？狄拉克在建立他的相对论电子波动力学方程时也出现了负能解， 他抓住这个问题不放，从而提出了正电子设想，导致了重大发现。负能态是什么状态？举例来说：人们劳动要消耗体内的能量，可看作内能的释放。为了维持劳动的循环，人需要补充食物和睡眠休息，可看作内能的吸收。如果我们把人当作一个基本粒子，他的劳动状态就是正能态，休息、补充食物的状态就是负能态。反之，我们把人看作是宇宙，他的劳动状态就是现存物质的正常演化状态；他的休息、补充食物的状态就是星系能量释放后坍缩为黑洞再重新吸收光辐射及一切能量的状态，人一昼夜的循环类似宇宙一个创造周期的循环。
恒星燃烧到一定时间后为什么不再继续人们所谓的聚变或裂变过程，而坍缩成白矮星？那是它的能量释放殆尽，所余质量已非能量，万物都在循环。恒星，星系基本是一个模式。现今所有实物粒子都由一种最基本的量子形式构成，都是它的不同的正能态。一旦能量释放完毕，万物湮灭，基本量子便回归负能态即零能态，重新开始能量的吸收和集聚过程，这就是宇宙的循环，也是物质形态有无的循环。老子：“无名，天地之始；有名，万物之母。”（《老子.一章》）其中的“无”便是指负能态，有即指正能态。有无相生，乃是正、负能态共生且循环不息。
把能量作为宇宙本质，是前人指出的方向。宇宙是恒星的世界，是宇宙的基本组成单位，其他星际物质都是恒星的附属。每个恒星都进行着剧烈的核反应，向外辐射各种形式的光和粒子。电磁能、化学能、机械能，最终都要转变为热能，按理宇宙的温度应该不断上升，但其背景温度只有2.7K，即使超新星的爆发和白洞的喷发都没有使这一温度变化。按大爆炸假说是因为宇宙膨胀使宇宙空间辐射保持均衡，但它又告诉我们物体膨胀速率不同，离我们愈远的天体退行速度越快。退行快的或说天体间的距离大的，其辐射量的平均值较小，温度应较低，但宇宙各处的温度都一样。合理的解释是有释放，有吸收，二者速率相同，因而能够保持温度平衡。宇宙就是在能量的辐射、释放与吸收、储存两极同一的循环中存在的。宇宙作为最大的系统层次，作为最大的门类概念和最高抽象，实际是个抽象物，它是没有实体的，但它是有实体的低层级事物的概括，它是作为实在的部分的集合。所以它存在于下层级——第二、三层级的星系团和星系中。作为抽象能量、抽象时空，它没有了生灭，“独立而不改，周行而不殆”（《老子.二十五章》）。所以宇宙是静态的、稳恒的，它与各星系作为动态的、变化的、暂时的具体实在相同一，构成相对哲学和物理学的宇宙论。辩证法是同一之法，它不承认事物的对立，不承认事物有纯粹的、脱离了具体存在和个性、特殊性、偶然性、相对性的抽象概念及共性、普遍性、必然性、绝对性，反之亦同。它也不承认事物的整体（一）、过程及相互联系、变化原因可以脱离其部分（多）、阶段及相互区别、变化结果而独立存在。所以宇宙的存在是以星系的存在来表现的，抽象即是具体，宇宙就是众多的星系。现象包含并表现本质，星系包含并表现宇宙，星系的集合即是宇宙，也可以说星系即是宇宙。宇宙学专门研究宇宙的产生、发展和灭亡，由于人们不了解哲学作为宇宙观、世界观对科学研究的指导作用，不了解抽象和具体的辩证关系，便把虚无的东西当作实体去研究，天文学家们耗费了毕生的精力，搞出来的只是像宇宙大爆炸这类荒诞的东西。人类一直在追求大统一，但旧宇宙学却让人感到这个世界更加分裂和混乱了。
2004-11-16 13:37:35 |
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