《易经》太极八卦、阴阳五行与现代物理学 《跨界物理学》之一

李小坚  龚天任

      一、引言

上世纪二十年代初,《易经》被视为迷信和落伍的标志,太极八卦、阴阳五行只是当作算命用的一个工具。然而,随着新的物理学的发展,我们已经发现,《易经》太极八卦和阴阳五行理论事实上比现代主流物理更先进。

(一)、易经八卦早已表明与生命规律及宇宙规律有密切的联系。

(二)、夸克模型没有任何迹象表明它与生命规律有什么关联,但随着我们对太极八卦、阴阳五行的解释,可以证明夸克链接到生命。

(三)、太极八卦、阴阳五行与夸克模型完全同构。

(四)、{宇宙为什么是这样,而不是什么都没有?}是现代主流物理学最大的悬而未决的问题,但太极理论给出了一个很好的回答。

以上情况说明《易经》太极八卦和阴阳五行理论值得仔细研究,下面我们对这些问题进行研究和探讨。

二、    易经与太极、八卦

 中华民族在上古时代(大约5000年前后)的夏朝由伏羲首创先天八卦,在中古时代(大约3000年前后)的周朝由周文王与周公补充完善成为后天八卦和卦辞,然后在下古时代(大约2500年前)的春秋战国由孔子作《十翼》和老子著《道德经》各自表述。所以应该说《易经》是属于集体创造。

首先,我们要说明的是,在这里我们不细说易经思想,而是将易经的太极、阴阳、四象、八卦、六十四卦和阴阳五行,以及道家、儒家学说和思想,看成一个整体,我们将阐述中华民族古老文明是一个自洽的、全面的、完备的学术体系。

我们考察这个古老的神秘的哲学思想体系与现代物理科学的关系,其答案表明它们竟然是令人惊奇的一致。

如果对《易经》还不太了解的读者,请看附录里《易经》思想简介。在这里,我们将简要讨论中国易经太极是如何无中生有创造世界的。我们早熟悉的“太初有道,道生一,一生二,二生三,三生万物”,似乎是随意说的,其实不然。

还有:“太極圖說(周敦頤):無極而太極,太極動而生陽,動極而靜,靜而生陰。靜極復動,一動一靜,互為其根;分陰分陽,兩儀立焉。”

易经表明,宇宙基本上有四种状态。

(1), 無極

(2), 太極 (兩儀, 一劃開天)

(3), 八卦 (卦象, 三才,四象)

(4), 64 卦 (卦德, 六位, 爻), 表示万物

我们将简要讨论第一步(从無極到太極),即从状态一到状态二的转换过程。

在易经里,無極的定义是无形的,这是宇宙创造之前的状态,无极世界处于混沌的总体均匀性和对称性的平衡之中。然后,这种整体的不可分割性和对称性,还是被打破,一举创造了一个全新的世界(太極),一举创造了宇宙(一劃開天)。事实上,这是一个整体创造过程,不仅仅创造出阴与阳这个“二”,同时还创造出“三”:阴、阳和阴阳联系及分裂包容过程。这个“一”体现在太极图中,除了阴阳两分外,就是体现了阴阳鱼的动态变化及阴阳鱼两个鱼眼的相互连通相互包容。所以,在中国神学中,阴阳的概念和一、三数字成为了宇宙的支柱。因为“一”是创造的力量源泉,“三”仍然是这个被创造的宇宙总体。所以,道生一,一生二,二生三,三生万物,奇数都被分配给阳,而偶数被分配为阴。

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概念上的罗盘     图1B 实物罗盘

以上只是一个理论的概念,如何才能显示出一个现实的可视化的过程?这就是中国罗盘,上图左侧图1A是概念上的罗盘,中国风水实物罗盘如上图右侧图1B。一般罗盘用于检测宇宙能量“方位”或是“风水”。原始的罗盘中心是一个小水池(称为天池,象征着無極)。有一个磁针代表一画,在磁针放在水面前,羅盤给不出一个方向,那就是,无极(无形的、无方向)状态。当磁针掉在水面时,磁针(一画)在(天池)中,指向北方。这一方向的创建,这就是一劃開天了。宇宙总的对称性和总体被区分开来,现在是宇宙有了南北方向,东西区分开来,于是太极生两仪。这个过程包括:1)对称性(無極),2)对称性“破缺”,一劃開天,3)该無極分成两部分(两阴阳鱼),一画磁针仍然存在其中,这就是太極的结果。所以,现在我们知道这“無極生太極”的意思。这就是自发对称性破缺(SSB),现代物理学最重要的概念。这里的“一劃開天”打破了超对称性(无形的或均匀无序的無極)。太極具有对称性破缺的形式和结果。进一步的对称性破缺(兩儀生四像,四像生八卦),产生64卦,产生万物。

见:http://www.chineselanguageforums.com/post4810.html#p4810 .

如此,易经太极给我们展示了宇宙创世的一个简化情景。但这符合我们在《物理世界之创造法则–创新物理学之七》一文描述的宇宙创造是从虚空的世界产生出来的理论表述。

见:http://blog.sciencenet.cn/blog-2983321-952115.html

我们已经指出:“从太极图像表象上,阴鱼、阳鱼分别是上下两面,从阴鱼(或阳鱼)的眼向对面看到阳鱼(或阴鱼)。也就是一个太极球体,阴阳两半,两个眼相通构成一个通透的洞。”显然,太极阴阳鱼的拓扑结构等价于面包圈。

见:http://blog.sciencenet.cn/blog-2983321-948087.html

另外,我们还可以证明,将易理的陈述转换成数学形式的表述,易经在数学上的表达构成一个七色系统或拓扑结构等价于面包圈。http://www.prequark.org/Nf5.htm

因此,我们的结论是:太极系统是一个整体,它的拓扑结构是一个面包圈。

同时我们指出:“数学世界、物理世界、生命系统、太极系统拓扑结构上同构”。

中华民族从上古至今的传统哲学思想:太极包含了天地万物的共同规律。所以有人说太极是宇宙运行的模式,是中国古代科学的精华,也是现代科学理论的灯塔、真理探索的指南针。

三、当代物理学的理论

从表面上看,易经与现代物理学之间似乎没有任何联系,它们分属于不同的世界。然而,本文将证明,易经不仅中华民族古老哲学与科学的精华,而且与现代夸克理论属于拓扑同构。甚至于比任何现代物理学提供对宇宙万物更全面的描述和更深邃哲理,因此它比当今现代物理学更先进。当然,我们必须首先说明现代物理学是什么,什么是现代夸克理论。

夸克理论是现代物理学中最基本的理论之一。许多人都被现代物理学所吓倒,认为那是远在天边,遥不可及的高大上理论。听说过夸克,但从来没有见到过夸克,更别说与夸克有什么联系。但是,如果有人能理解什么是原子,他就能理解夸克理论。

所有的物质都是由原子组成的,比如,水是由两个氢原子和一个氧原子组成的。所有的原子都是由三种亚原子粒子组成:质子、中子和电子。

当然,还存在其它的物质粒子,但我们不会在这里讨论。而构成质子与中子更细微的粒子是夸克。

3.1,夸克是什么?

夸克理论认为质子和中子是由三个夸克组成:如质子就是两个上夸克(u)和一个下夸克(d)组成。为什么上下夸克?没有特别的理由。它们只是不同的基本粒子。上夸克携带+ 2 / 3的电荷,下夸克携带- 1 / 3的电荷。

3.2,夸克颜色

有2种电荷。我们可以很容易地将它们区分出来,用符号(+,-),因此,有正的或负的电荷。

然而,夸克不同于电荷的是,同一种类的夸克,有三个不同的夸克。即,每个夸克有三个可变数。因此,一个二符号系统(+,-)将不足以区分它们,一个三符号系统是必要的。

物理学家很快就发现有一个现成的系统,可以满足上述要求。光的颜色系统由三个主要颜色组成:红,黄,蓝。然后,所有三种颜色的组合变为无色(灰色),另外,三色还有互补特性。夸克并非真正有颜色,而是用颜色理论来标识加以区分。

因此,物理学家借用了颜色来描述上述夸克的特征。也就是说,每种夸克有三个品种,可以带上三个颜色标签:红色夸克,黄色夸克,和蓝色夸克。

3.3,质子和中子的夸克表示

现在,质子可以写成复合夸克构成的,如:P = [u(红色)、u(黄色)、d(蓝色)]。当然,质子有一个正电荷,因为+ 2 / 3  + 2/ 3 – 1 / 3 =1。而且,质子是无色的,因为红色+黄色+蓝色=无色。

中子可以被写为N= [u(红色),d(黄色), d(蓝色)],并且它具有零电荷,因为2/3  – 1 / 3 – 1 / 3 = 0。

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图2 质子中的夸克

3.4.夸克代

我们现在的宇宙中所有的普通物质是由质子、中子、电子和电子中微子组成的(不包括某些非常高能量状态的过程)。也就是说,建立整个宇宙需要的只是上夸克(三个颜色)、下夸克(三个颜色)、电子和电子中微子一共八个基本粒子。

然而,物理学家在实验室发现了另外两套与正常物质类似的夸克。他们说,这些夸克是在宇宙的早期阶段的存在,现在可以在很高的能量下仍然能产生这些夸克。总之,有三代基本粒子,这样就有3X8=24个基本粒子。

宇宙还不仅仅是以上24个基本粒子,它还存在对称的反物质:即负的24个基本粒子。这样,宇宙就是由这48个基本粒子构成。

3.5,夸克理论的拓扑表示

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图2A夸克理论的拓扑表示

上边的图2A是一个夸克理论的拓扑表示。

有三代的夸克,由G1、G2、G3和代表;

每一代的夸克有三种{红(R)、黄(Y)、蓝(B)}。

四、中国古代阴阳五行理论

大多数西方书籍翻译阴阳五行还停留在中国的字面意思去理解,五行阐述为金、木、水、火、土五要素。而类似地有古印度佛家给出了构成自然世界的四大要素:地球、水、火和空气。古希腊人就像佛陀一样有一个类似的想法,表达了这四个要素是宇宙的基石。这种元素概念是相当原始的,并没有任何有效的结构性的描述。在现代知识的进步之后,我们应该看到,五行是五个基本要素的动态发展和构建过程。它们在建造过程中,彼此之间相互作用建立起了宇宙。

太极阴阳哲学研究的是天地变化之道,万物运行的法则。阴阳哲学对于中国古代哲学和世界观、宇宙观形成过程,有着深刻的影响。

阴阳五行理论更是揭示生命变化的规律,生命内部的制约和支持关系,生命力的源头。百度知识给出以下五点是对《黄帝内经》中所阐述的阴阳五行理论内容的提炼:

第一点,阴阳理论用来阐述天地生成和变化。中国古代认为在混沌之后,清阳上浮为天,浊阴下沉为地,所以清阳为天,浊阴为地。又认为地气上升为云,天气下降为雨。而这一过程和天地生成过程构成了天地之间的物质循环。

第二点,阴阳理论用来阐述万物运行的法则。阴阳用来阐述运动的不同方式、方向和结果。

第三点,阴阳理论用来阐述生命变化规律。中国古代用生、长、收、藏来说明生命的变化形式和过程,而推动这一过程实现的力量就是阴阳。

阴阳用来说明生命变化形式的“生、长、收、藏”。推动了生命过程的“生、长、化、收、藏”,形成终而复始的运动,这正是五行理论的内容之一。这也充分表明了五行理论是用来解释和落实阴阳理论的。

第四点,阴阳理论用来阐述生命内部的制约和支持关系。

第五点,阴阳理论用来阐述生命能力的源头。在中国古代,道家和医家都是用“神明”来描述生命的生灭现象和能力。阴阳正是这种生灭现象发生的原因,因此也就是用来理解生命现象的。

上述五个方面代表了中国古代对天地、生命的基本看法,被《黄帝内经》归结为:“阴阳者,天地之道也,万物之纲纪,变化之父母,生杀之本始,神明之府也。”

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对于阴阳五行来说,有2套规则来控制五个要素的相互作用。

规则一:五行相生规则。水生木,木生火,火生土,土生金,金生水。这样的循环就完成了一代又一代相生关系。参见图3A(左边)。相生规则形成一个五角形。

规则二:是征服规则,也就是所谓五行相克规则。水克火,火克金,金克木,木克土,土克水。如图3B的(右边)。相克规则形成了一个五角星。

将相生规则与相克规则合成形成图3C,在左边显示这两个规则的组合。就是这样的五行相生相克理论统治着整个宇宙。事实上,它们是中医,中国风水,气象等等的基础,就是宇宙一切的规律。

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阴阳五行学说是中国古代汉民族朴素的自发的辩证法思想,有先天阴阳五行与后天阴阳五行之分,它认为世界是在阴阳二气作用的推动下孪生、发展和变化;并认为木、火、土、金、水五种最基本的条件是构成世界不可缺少的属性。这五种特性相互资生、相互制约,处于不断的运动变化之中。这种学说对后来古代哲学有着深远的影响,如汉族的天文学、气象学、化学、算学、音乐和医学,都是在阴阳五行学说的协助下发展起来的。然而,许多学者认为中国古代自然观特别是阴阳五行学说妨碍科学的进步。

五、阴阳五行理论与现代夸克理论同构

从表面上看,古代阴阳五行学说的产生, 有点武断和随意。它们和现代物理的夸克理论似乎有着天壤之别,因为夸克理论是一种非常先进的科学理论。然而,我们能够找到至少2个证据来证明,这2个系统是同构的或彼此相同相通。

5.1 夸克的拓扑结构与阴阳五行的拓扑结构:

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已经表明,图4A,上图左是一个夸克理论拓扑图, 由三代夸克(G1,G2,G3表示)和三夸克的颜色(R,Y,B;一代夸克的三种夸克)构成。

然而,在图4B(上图中)你可以看到,G1G2G3三角和(G3-RYB)三角+(G2-RYB)+(G1-RYB)三角,形成图4C(上图左)。图4C是图4A等价变换得到的拓扑结构。

通过进一步比较发现, 图4C 与图3C  有完全相同的拓扑结构。但是,重要的是,图4C是夸克理论的拓扑表示, 而图3C  它是中国古代的五行理论,他们彼此具有相同的拓扑结构。那就是,2000多年前发明的中国五行(Wo-Hsing)理论与现代粒子物理学有相同的拓扑表示。

5.2夸克理论与阴阳五行具有相同的向量空间

在线性代数中,一个向量空间被它的基定义。例如,普通的空间可以由三个基矢量(X,Y, Z)或三个不同的基向量(半径,角度1,角度2)來定义。虽然, 表面上这两者的基是不同的,它们却定义了相同的向量空间。当然,上述的空間也可以用三个以上的向量來定义,如(a, b, x, y, z)。然而,这一套新的基可以减少到三个基, 因为有两方程可以表达这五个向量之间的关系(例如,a = c1x + c2y + c3z) 。我们的普通空间需要至少三个向量作为基来定义。因此,普通空间的维数是三,因为它的基础需要三个基向量(x, y, z)。如果2个不同的基集(如,x, y, z)和(半径,角度1,角度2)具有相同的维数,其相应的向量空间是彼此相同的。

通过上述的定义,可以很容易地看到和证明五行理论所定义的向量空间与现代夸克定义的向量空间是相同的。

夸克理论被以下三个概念定义。

1,有三代的夸克(G1,G2,G3)。

2,每个夸克有三胞胎, 以三种颜色(R、Y、B)分别之。

3,这三种颜色的组合必须变成无色(C),但还有上、下夸克之分。

那是,夸克理论的向量空间的定义必须有七个独立变量:(G1,G2,G3,R,Y,B,C),形成七个维度。

阴阳五行理论是用五个元素加2个规则所定义的。

1,有五个元素(金、水、木、火、土)。

2,有两个规则:规则1:相生规则;规则2:相克规则。

因此,五行的向量空间必须定义为七向量(金,水,木,火,土,规则1,规则2)。

非常明显的,这夸克理论和阴阳五行所构成的两个向量空间,它们的基不能进一步降低。因为这2个不同的向量空间具有相同的维度(两个都是7),其相应的向量空间也必须是相同的。从而,两个空间的向量表达也是相仿的。

5.3,夸克理论与阴阳五行向量空间基之间的转换

虽然上述2个向量空间有相同的維数,一个空间的基与另一空间的基並不一定相同。两者之间的转换也不是简单的。我们不能说木等于G1,红色也不等于金。转换方程一般有以下公式。

木= wood = a1 G1 + a2 G2 +a3 G3 + a4 R + a5 Y + a6 B + a7 C,

或G1 = b1金+b2水+b3木+b4火+b5土+ b6规则1+ b7规则2

要找到a1…b7…的解, 並不容易。更要找到7X7相关关联矩阵,这样,夸克向量与五行向量就可以相互表达转换,相互一对一应,即为同构。我们就不再深入的讨论这个问题了。
因此,易经的阴阳五行与现代物理的夸克理论是同构的。

5.4 易经多重复数的关系

易经的语言“无极生太极、太极生两仪、两仪生四象、四象生八卦、八卦生六十四卦”可以用多重复数来描述:(请参见苑广明原文) 

对于 Zn= Xn+Ynin  :Xn,Yn  ∈Zn-1 Zn∈Zn-12 Zn 为多重复数。用 及   替代 X 和 Y 的基,则多重复数的形式为:

Zn=Xn n+Yn n。

在这里 n2=-1,我们展开 Zn 有: Z1=X1 1+Y1 1

Z2=X2 2+Y2 2= (X11 1+Y11 1 ) 2+ (X21 1+Y21 1  ) 2

= X11 + Y11 + X21 + Y21

注意下面一横代表 1。同理:

Z3=X3 3+Y3 3=(X111 + Y111 + X211 + Y211 ) 3+

(X311 + Y311 + X321 + Y321 ) 3

= X111 + Y111 + X211 + Y211 + X311 + Y311 + X321 + Y321

根据博特周期性定理:多重复数的同伦周期为 8。所以八卦是客观世界最基本的客观规律。同理客观规律下一个完整的周期为 64。所以多重复数和易经有着同样的结构内涵。只是周易的表示符号要比单纯的基底要形象和深刻。而多重复数是现代数学和物理学体系的演绎和发展。

结论:多重复数是易经的数学表示形式。通过对多重复数的深入 研究可以进一步揭示客观世界的规律。

有了易经的多重复数描述,易经理论就有了严格的数学理论基础。中华民族的宝贵遗产易经将会以新的面貌,面对世界,引领世界。

六、阴阳五行、太极八卦与夸克和生命的关系

在物理界,一个问题已经争论了40多年。那就是, 物理定律必须创造生命(强生命原理)?或者,物理定律仅仅允许生命出現(弱生命原理)?

显然,從夸克理论的本身,没有任何形式的迹象,它可以产生生物生命。我们甚至无法找到它与生命之间的任何直接联系; 尽管所有的生命在其出生后都必须遵守物理定律。也就是说,生命起源的定律和物理定律不是完全相同的。然而,通过研究夸克理论的拓扑表示,有一个暗示,生命的起源定律,实际上是与物理定律是相同的。

6.1斐波那契数列

列奥纳多发明了一个斐波那契数列:1,1,2,3,5,8,…,34,55,89,… 等。該数列是通过在一个序列中的最后2个数字加起来,给出下一个数字,如55下一个数字是89 =(34 + 55)。然而,许多生命和自然現象都以斐波纳契数列的序列展开:如, 树上的叶子,洋葱皮,微小的原生动物的贝壳,羊角形, 鹦鹉螺外壳。如羊角,每段螺旋的下一个部分的进展,就是依照斐波纳契数的序列發展。那就是,斐波纳契数列和生命规律之间是有联系的。

6.2 黄金分割比例

乍一看,斐波那契数列与五行理论和现代夸克理论之间似乎没有关联。但随着数字的上升,在该系列中的相邻数字之间的比率越來越接近黄金分割,就是1.618014,5/3 = 1.66, 8/5 = 1.6,55/34 = 1.617, 89/55 = 1.6181,…。但是,黄金分割比例是五角形边与五角星边之间的比例。

在中国,阴阳五行理论被认为是中医的基石之一。它是生命的法则。上面的讨论确实表明了这种说法是正确的。这是阴阳五行理论,提供了夸克理论新的含义。因为阴阳五行理论与夸克理论的同构关系,任何人都不会感到惊讶,夸克理论确实连接到生物的定律了。

6.3  易经与生命自我复制

中国古代一直宣称,“易经是生命的法则”。如今这种说法得到了现代科学研究的理论支持。在20世纪40年代末,冯诺依曼提出了 “自动机”的構想, 它原本只是一个想象中的机器: 它能处理信息,從選定的一种逻辑出发,无情地执行下一步行动后,将数据从外部回馈到本身的指令集。他的想法成为一门新学科–人工生命。1980年左右许多自我复制系统(SRS)与元胞自动机的概念可由计算机描述和实现。1982年史蒂芬博士Wolfram使用一维元胞自动机在只有两个可能的状态,如开或关闭细胞,阴或阳。它开始于初始配置,一排细胞随机地在打开或关闭的狀熊。这是第一行。下一行排在下面为第二行,代表下一代。

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第二行中的細胞態, 由第一行中三个相邻细胞的状态來确定。这些細胞在第一行只有八种可能的组合(111,110,101,100,011,010,001,000)。这是与易经八卦系统相同的。在图5上显示了该规则集:对于三个细胞在0代的每一个组合,決定下一代细胞“状态” 的结果。从一个单一隨机的种子,反覆的應用所定的規则,每横行代表一代的细胞。图5显示了5代的成长。这样程序,只能産生两种类别的结果——死亡模式(死气沉沉的稳定结构或随机噪声)或非常复杂的图案,並長時重複下去(长寿)。图6(下)是一个软体动物壳和一个简单的一维元胞自动机模式的比较。

 

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图6A  贝壳                                           图6B 自动机结果

以上结果表明,阴阳八卦通过反复做复制和迭代就可以产生生命体的结果。易经已经被证明是描述生命的理论。

6.4  质子、中子都是滑翔机–通用图灵计算机成为生命的种子

1970年康威(John Horton Conway)希望找到一套最简单的规则可以超越通用图灵计算机的无穷能力。他发明了一种数学游戏:生命游戏LG(life game)。LG游戏放在一个虚拟的与围棋棋盘那样的平板上,不同的棋子是一个细胞,放进任意一个正方形格子里。细胞只有两个状态:活着或死了。每一个细胞有八个可能的邻居,即接触它的四个边以及它的四个角上的邻居。只有三条规则。

出生规则:如果一个死细胞在下一代(一步)中存活,只有当八个邻居中的三个现在还活着。

生存法则:如果有两个或三个邻居,一个活细胞将在下一代中存活下来。

死亡法则:如果有超过三个居住的邻居,一个活生生的细胞就会死亡;如果有少于2个的话,它就会死亡。

有了这三个简单的规则和几个随机种子细胞在板上,许多模式出现。

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图7 显示了一个滑翔机模式

康威的生命游戏能够给出通用图灵计算机!但通用图灵计算机能够给出生物生命如何产生的如何提示吗?但是!如果滑翔机某种图形模式是一个物理世界的物质,如:质子或中子,那么,生命游戏会立即在物理世界中产生物质生命。当滑翔机成为这个世界的基本建筑模块并具有了质量,它就变成了物质化的通用图灵计算机:一个个实实在在的物质生命或生物生命。

根据GM前夸克理论,可以发现:无论是质子还是中子都是滑翔机!下表是质子和中子的前夸克(Prequark G-string)表示。它们,事实上,都是滑翔机。质子是一个由角子组成的滑翔机,中子是一个由空子组成的滑翔机。

表6  质子和中子的前夸克表示与滑翔机比较,质子中的A结构构成图7那样的滑翔机。而中子中的V结构构成图7那样的滑翔机。

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因为,康威的生命游戏证明带有一串串滑翔机的系统是一个图灵计算机系统一样,前夸克模型表明质子和中子都是滑翔机,如果它们一串串地发射流动起来,它们就成为物理世界自然产生的计算机。根据我们的定义,质子和中子这样的滑翔机物理机制就是物理CPU,同时也将成为生物CPU,就是生命的种子。那么,生命的种子散布在宇宙各处,深深地嵌入到每一个原子、分子的最底层,亚原子粒子层!同时表明,正在运行的宇宙就是一台最大的计算机。你我置身其中,你我都是生物计算机!当然,你我都是高级生命!

因此,生物生命与无生命系统的区别不是物质,而是过程。万物都有灵性,不生即不灭。既有生,就有死。众生平等,皆有生、长、住、亡的过程。我们先不讨论这些哲学问题,我们更主要关注物理过程。

生物生命系统还有有2个非常重要的过程:

1 自组织过程—从混乱到秩序。

2 形态发生过程—从简单到复杂。

这些内容在以前的文章已经有过论述。

七:易经八卦比夸克理论先进,与GM模型同构

7.1 易经八卦与夸克、轻子对应

易经八卦与夸克、轻子对应的基本粒子名称如下:
tj7从八卦表示图中不难看出,以上易经八卦系统就是正常物质的8个基本粒子。但夸克理论模型中,还有负的反对称的8个基本粒子。易经八卦没有负八卦之说。但别忘了,易经的太极是分阴阳的,八卦可以分别坐落在阳鱼和阴鱼上。坐落在阳鱼上的阳八卦系统就是正常物质的8个基本粒子;坐落在阴鱼上的阴八卦系统就是负的反对称的8个基本粒子。(由于坐落在阴鱼上,其卦用阴影表示,阴卦名只好在卦名上加负号-。)

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以上构成第一代物质的16个基本粒子。它们构成物理世界所有的普通物质。

7.2 易经八卦与夸克三代 

如何表达第二代物质的16个基本粒子。正常八卦中包括一爻、二爻、三爻。第一代物质在阳八卦与阴八卦的一爻,作出标识1,代表夸克代,也可以不用1代表第一代而用颜色代表夸克第一代;第二代物质在阳八卦与阴八卦的二爻,作出标识2;第三代物质在阳八卦与阴八卦的三爻,作出标识3。一共对应3代48个基本粒子。

易经的太极八卦演化到64卦,64卦就可以描述万物了。是否有必要再来一代物质,凑齐64个基本物质,填满易经的64卦呢?

绝对不可!一是宇宙之间,不能被物质粒子全部填满,全部星星太阳月亮地球挤在一起,那是灾难!二是理论上没有必要。以下阴阳五行将证明夸克三代构成7色系统其拓扑结构等价面包圈。64卦三代物质,已经是一个完全的自我系统,完备的理论系统,完全没有必要要第四代物质。三是现代物理理论已经实验证实,没有发现任何第四代物质。四是我们的方程0,已经精确描述了64维的子空间中只有48维子空间具有自旋粒子,16维正好是正时空和虚时空。五是三代实粒子有必要留出空间发展,这也是中国哲学思想的留白才有发展,想一想如果没有星空,多么没有诗意啊!

7.3 易经64卦与现代物理学的48个基本粒子 

在易经64卦系统中,如何表达以上三代48个物质基本粒子?即48个物质粒子如何一一对应找到相应的64卦中的位置。

正常八卦,与另一八卦组成上下重卦,从而有64卦。这64卦对应GM中的64维空间。因此,我们可以再做一次变换,将以上三代阳八卦和三代阴八卦所组成的三代48个基本粒子,对应到64卦中,占据48卦位置。易经的64卦还有16卦空间,对应GM中的16维空间。事实上,易经如何得出64卦中卦位的具体操作过程,也完全体现和反映了以上对应关系。此处不再啰嗦,省略。

这样,易经64卦所描述的就是当代最先进的GM时空模型。

这样的易经理论,在现代物理意义上真正完全可以描述宇宙万物了。因为,可以仅此依据易经原理描述的夸克理论,就可以计算宇宙可见物质、暗物质、暗能量的比例;

{物理世界中的暗物质暗能量之谜 《创新物理学》之五}http://blog.sciencenet.cn/home.php?mod=space&uid=2983321&do=blog&id=949452

据此可以计算微观粒子结构常数:卡毕博角、温博克角、alpha常数,而且,精度可以达到任意位的要求。我们在创新物理系列文章中已经表述过三次了,在此省略。物理世界的理论创新模型 —- 《创新物理学》之一

八、总结

多年来,我们无法证明:声称古代中国哲学和現代西方科学一样好的主张,如此陈述简直就是痴人说梦。另一个例子说,老子的相对学说等同于爱因斯坦的相对论,而事实上,这两者之间是天壤之别。

但是,我们在此宣称易经太极八卦、阴阳五行理论是与现代物理学中夸克理论相同,易经甚至是比现代夸克理论更先进。上面列举的详细事实,如果没能说服你,那就等着我们以后还有更深刻的学说来进一步加以论证。

虽然在某些方面,易经比现代夸克理论更先进,但是,易经并不是一门标准的现代科学,易经没有产生现代技术。近200年来, 易经更没有让中国成为一个科学技术先进发达的国家。

事实上,因为没有人能够发现易经的太极八卦和阴阳五行理论的任何错误,因为即使在今天也没有在其中发现什么错误,因为,它是自洽的、完备的。正因为如此,它却阻碍了中国发展西方式的科学。但是, 這並不能就此否定易经的偉大。我们得出的结论是, 有太多的人都誤解了它, 誤用了它。

我们给出的结论是:《易经》是中华民族的最高智慧。作为一个古老版本的TOE,它原始本能地掌握了宇宙最高的秘密:创造万物 (無中生有) ;它描述宇宙万物的纷繁复杂的本质规律:太极阴阳包容互动;它把握着芸芸众生和无穷宇宙的未来发展:五行相生相克,64维空间纠缠;它超越了人类历史上过去的任何学说,包括现今的夸克理论;它达到了所有文明都无法到达的顶峰!

我们的文章,在中国5000年的文明历史中,第一次用现代物理的观点表述易经思想理论体系,表明该系统比任何其它思想理论先进高明。易经理论远比玛雅水晶头骨更透彻,远比埃及金字塔雄伟壮丽,远比巴比伦塔直通宇宙深处,远比希腊古罗马的哲人更睿智!

我们中华民族的祖先具有这样的大智慧是我们伟大民族的骄傲。如果让当代人了解了其中的奥秘和道理,全世界都将深深为之折服。

但问题是人们还不相信,也还没有理解其中的深刻含义。我们必须真正的,真心的深入地了解:易经太极八卦、阴阳五行不仅能定性地描述宇宙万物,还能以非常精确细微地描述天文地理、医药气象、人文万物。中国的“易理” 的确是比現今的夸克理论更为先进。

重点是,易经具有下列的世界第一:

1.第一個解决“西方物理與哲学的無解難題”: “無中生有 (Why is there some thing rather than nothing?)”。

2.第一個自我复制系统(SRS)与元胞自动机。

3.第一個與夸克理论同構的理論。

4.第一個超越夸克理论, 並將其與 “生命定律”相鏈結的理論。

5.第一個以生动形象的图像和文字表明,宇宙万物的自旋,揭示宇宙的正反两个方面的本质规律。

6. 第一個完全自洽、全面和完备的理论体系。

然而,现代物理学由于没有抓住宇宙世界的本质,现在处在矛盾重重、漏洞百出,风雨飘摇的状态,如果不及时修补或重建,物理世界将走向沉沦、陷在深深的泥潭不能自拔,甚至走向毁灭。

科学的最终命运是走向真理。但是,在这条道路上,崎岖曲折,强权把关,无知随从,从而形成社会偏见。所以,真正的真相往往需要很长时间(10年,20年,一代、二代或几个世纪,甚至是5000年)才被社会认可。大众往往也不够聪明,很难认识到新的真理,真理摆在那里,无论他人认可不认可,真理就在那里!真理就在我们手里,就在我们心里。

易经太极八卦、阴阳五行是中华民族的伟大的哲学思想和普适理论,这样的中华民族的瑰宝,往往有很多中国人不把它当一回事,甚至口诛笔伐,彻底抛弃。但有一国,继承中华民族的伟大思想理论传统,高扬一个类似于中华民族易经太极八卦旗帜(八卦缺一半,阴阳无眼通),已经直立在世界的东方。我们对他们没有获得太极八卦真传而遗憾惋惜,但还是靠近中华文化而高兴。

虽然易经思想与我们的GM模型有一定的差异, 它們两者仍然是同构的。我们还会对此加以更深入的阐述, 我们现在对此还有所保留,以后我们將有專文討論之。

 

附录:《易经》原理简介(Appendix:Brief introduction on Yijing)

易经是中华民族的祖先,完全根据自然规律发展出来的一套系统理论。

国学大师曾仕强以坚定、自信、包容、大度的风范,系统、全面、深入、细致地把复杂神秘的《易经》道理和思想作了一个简单明确、从容不迫的介绍。其深入浅出,通俗平实的语言阐述易经的奥秘,竟然如此简单明了,使得今天普通大众有机会来了解易经的基本思想。(以下内容,是根据曾仕强先生在《百家讲坛》报告整理出来的摘录)

《易经》—-宇宙的总规律.

    阴阳之道

中华民族最古老的经典著作——《易经》,是中国哲学思想的起源,无论是老子“道可道非常道”之中的道,还是孔子的“吾道一以贯之”中的道,都来源于《易经》中最基的的思想,那就是:一阴一阳之谓道。那么阴阳是怎么产生的?它们之间是什么关系?阴阳的思想对中华民族,又有着怎样重要的影响呢?

我们只有一个地球,这句话现在大家都耳熟能详,因为听得太多了,但是这句话到底是什么意思呢?大家看过巴比伦的文化、希腊的文化,如果说这些文化明显不同,却仿佛又很相近,但是如果说它们相同,却又好像差得很远,那到底是近还是远,到底是同还是不同?

我们是只有一个地球,没有错,但是毕竟西方人是从西方的角度来看这个地球,而东方人特别是中国人,则是从东方的角度来看同一个地球,看出来结果是不一样的。

所有的文明都是从神话开始,可是神话能满足人类的需求吗?我想是不行的,对于神话,我们总是将信将疑,所以神话没有办法满足人类求知的欲望,于是就产生了哲学。每个民族都有不同的哲学,而每个民族的哲学实际上都是从神话里面提升出来的。

神话只有一个目的,就是解答宇宙人生的问题,哲学也只有一个目的,也是解答宇宙人生的问题。但是大家总觉得,哲学家讲的话我们似懂非懂,好像他们一直都在象牙塔里面,这就产生一个很大的问题:我们认为哲学根本不能满足人类的需求。但是中国的哲学并不是在象牙塔里面诞生的,你看孔子,他多么贴近老百姓,你看老子,他多么地深入人心!因为我们是合在一起的,我们把理想跟现实合在一起,我们把高的和低的拉在一起。所以神话慢慢形成哲学,哲学就变成智慧。

《易经》这套系统的总根源就是一画,叫做太极(图1-1 )。开天辟地一切都是从这个一开始的,也就是宇宙中的一切都是从太极中生发出来的。

产生了有两种互动的力量的这种观念,一正一反,一上一下,循环往复,周而复始。因此他认为,有阴就有阳,有阳就有阴。

太极生两仪,两仪就是阴阳,因为这就表示分的观念已经出来了,有阴有阳,就是两个,“两”就是分了。

《易经》认为,阴阳是太极生发出来的,而且是阴中有阳,阳中有阴,阴极成阳、阳极成阴,彼此之间是互动合一、密不可分的,叫做一阴一阳之谓道。那么,这种阴阳的观念,对于中国人的思维方式,有着怎样的影响呢?

世界上所有的学问,如果要用一句话来把它说清楚,有这个可能吗?我相信很多人一定摇头的。其实,真的可以用一句话就概括、包含所有的学问,那就是一阴一阳之谓道。

今天生物科学家已经讲得非常清楚了,世界之所以能够生生不息,就是因为物种多元化,有不同的因素互相激荡、互相作用。如果物种一元化,搞得所有种类都没有,只剩下人类,人类也会死亡的。一句话讲完了,没有矛盾,就不会起变化,不起变化,就是死路一条。这就是一阴一阳之谓道。

一阴一阳之谓道,并不是说一个阴一个阳,合起来就叫道,而是说自然的变化。世界上万事万物不外乎四个字,自然孕育。但是自然孕育背后有一个道理,那个道理是永恒不变的。如果那个道理会变,那就每天出不同的花样,社会还有什么秩序?我们对自然还能有信心吗?一阴一阳之谓道,告诉我们自然的变化就是阴阳之道。

所以我们把《易经》排在群经的第一位,是有道理的,但还不够,其实,它是诸子百家共同的起源,叫做群经之源。

太极是我们的共性,人再大不过是个太极,人再小也还是一个太极。人人都是太极,甚至于汉字里面每一个字都是一个太极,叫做一字一太极。可是万物都是会变化的,里面有阴有阳。同一个中国人,有时候很讲信用,有时候非常不讲信用;有时候很守时,有时候不守时;有时候很振奋,有时候很沮丧。人有情绪的变化,同一个人有不同的情绪,有时候感觉世界真是光明,充满了希望,有时候又觉得到处都是坏人,自己很倒霉。同一个人,也就是同一个太极,分阴分阳。坏人是不是一定坏?不一定,坏人偶尔也会做好事。好人是不是一定不会做坏事?也不一定,好人也经常是好心做坏事。可见,阴中有阳,阳中有阴。

如果问西方人,阴阳是两个东西还是一个东西,我保证他的答案是,两个东西。西方人认为阴就是阴,阳就是阳,阴阳是两码事。可是中国人会告诉你,阴阳是一个东西,一个东西里面含有两种成分,一种叫做阴,一种叫做阳,合起来就叫太极,太极分出去就叫阴阳(图1-2)。所以如果讲一,就是太极,如果讲二,就是阳和阴,这种观念我们中国人是很容易接受的。

西方人看地球,看到最后就看出一个结果,就是一分为二,一个细胞分裂成两个细胞,二分为四,两个细胞就分成四个,四分为八,八分为十六,十六分为三十二,这样无穷无尽就产生万物。我们也不能说这种观念不对,但是偏偏中国人的看法不太一样,我们认为是一生二,二生三,三生万物,下面就不讲了,因为不需要讲了,万物都产生了,还讲什么?

一分为二,一生二,这两种都对,但是分析起来就有很大的差异。一生二,很简单,太极生两仪,分阴分阳,二生三,三就是三才,天、地、人。三生万物,这个三对我们中国人来说是很重要的。汉高祖统一天下以后,他就简简单单约法三章,这是最切合中国民族性的一种做法。有阴有阳,谁都知道,但是阴阳如果不互动,什么都没有,就一个阴一个阳,有什么用?这整个的思路影响到我们民族的发展。

老子说:一生二,二生三,三生万物。用《易经》的思维来解释,一就是太极,是一切变化的根源;二是阴阳;三是阴阳互动的过程。如此一来,自然可以生出万物来。《易经•系辞》也写道:易有太极,是生两仪,两仪生四象,四象生八卦……那么,世间万物又是如何从两仪进一步变化而来的呢?

我们现在一定要了解,中国人很多思维是从《易经》来的。《易经》告诉我们,世界是由一所构成的,可是这个一如果是单纯的一,那就一到底,就不会变化了,更不会有万物了。光是有阴有阳,如果阴阳不互动,也不能发生作用,所以我们就知道,阳一定会跟阴碰在一起,阴会跟阳化合在一起,这样才会产生万物,变成四象。

世界上的东西都是有阴有阳,而且阴阳是分不开的。拿一天的气温来说,我们早上起床,太阳已经出来了,这时候不会觉得热,因为上面的太阳虽然是热的,但是热量还没有完全照到地面上,大地还是凉的,所以早上叫做少阳。等到了中午,上面下面都热了,就叫做老阳。到了黄昏的时候,夕阳没有什么热量了,我们可以感觉到,虽然大地还很热,但是上面已经开始凉了,所以黄昏叫做少阴。到了晚上12点,上面下面都冷了,就叫做老阴。

一年四季也可以按照四象来看,春天是少阳,夏天是老阳,秋天是少阴,冬天就是老阴。

其实不管在什么方面,我们都可以用“太极生两仪,两仪生四象”(图1-3)来看待所有的变化。

 八卦定乾坤

《易经》就是八卦,连起来就叫易经八卦。八卦是什么?就是我们从宇宙万象里边归纳出来的八种基本的元素。我们从《易经》里面得到的信息是构成宇宙的元素有八种,就是跟我们人类生活最息息相关的那八种。

这样八样东西就出来了,天、地、水、火、雷、风、山、泽。世界上的万物万象都是这八种东西彼此互动产生的,雷跟风互动,雷跟山互动,雷也可以跟天互动,跟地互动,怎么不可以呢?一个雷可能打到天上去,也可能从地下一下子跑出来。所以我们就把这八种现象定为八个经卦,就是基本卦,而且这里面只分成两个小系统,一个就是跟天有关系的,一个跟地有关系的,非常容易记。

伏羲氏通过认真观察发现,宇宙虽然有着万物万象,但都是由八个最基本的元素所构成的,这就是天、地、水、火、雷、风、山、泽。那么伏羲利用阴和阳这两个符号的变化组合,具象地表达世界上的万物万象都是这八种要素彼此互动产生的理论。

进而,周西伯把自己累积起来的宝贵人生经验,透过六十四卦保存下来。六十四卦每个卦他都写有卦辞,每卦六爻,每一爻也都写有爻辞来说明,就成为最早的《易经》。因为在伏羲当年是没有文字的,那时候只有简单的符号,可以说是无字天书。所以真正写成《易经》的是周文王,他在牢里头很费苦心,一个字一个字斟酌完成的。

伏羲氏当年画卦的时候是没有文字的,所以他就有很大的空白性,让后来的人可以从各方面加以补实、说明。周文王一定是体会到了空白性的乐趣,因为他可以有很大的空间去发挥,一方面他是受到纣王的压制,很难能够畅所欲言,有一点躲躲藏藏,有一点难言之隐,有一点说不出来的苦衷;另一方面,他也替我们创造了一个空间,叫做留白性,他在字里行间留了很多可以拐弯抹角的空间。

周文王写完《易经》以后,我相信很多人想改它,因为只要能够改动它一个字就能成名了,但是怎么样也改不了。就算里面有很多地方可以这样解释也可以那样解释,搞不太清楚,大家也都非常尊重周文王,所以他的经文大部分都传下来。

伏羲八卦图因为没有文字而被称为无字天书,后世有许多人企图用文字对八卦图进行注解,但较为完整并流传至今的,只有周文王所写的《易经》,所以我们常把《易经》也称为《周易》。那么周文王是怎样对伏羲八卦进行文字注解的呢?

三、《易经》与命运  

周文王给每个卦一个卦名,并写卦辞来解释卦名。每个卦有六个爻,周公很费心地作出注解,写爻辞。六十四卦下来,居然完整无缝、环环相扣、没有矛盾,而且可以互补,真是非常难得。

人为万物之灵,一直传到现在,我们都知道有这句话,只是很多人搞不清楚这句话到底是谁说的,为什么要说。周武王在告诉后代的子孙,文王这部古经是为了教化用的,但是在商朝迷信浓厚的时候,周公才会用卜筮的词句,用卜筮的形式来写爻辞,用吉、凶、悔、吝、无咎这些话,透过占卜来了解其中的道理。他用心良苦,就是我们后来所说的以神道设教,从而给《易经》披上一件神秘的外衣。

我们现在要了解中华文化,要了解《易经》,这个“敬”字非常重要。一看中华文化,就觉得落伍,该丢掉了,那你永远也学不会。一看《易经》,就说“这有什么用?那么旧的东西”,那你永远也学不会。我们要恭敬,因为这是老祖宗留下来的宝贵智慧。

周文王那番苦心,周武王那句“人为万物之灵”,几乎都不见了。今天我们一讲到八卦,马上就有人想到那是笑话,是荒诞不经,没有依据,扯来扯去搞不清楚的东西,这实在是愧对祖先。人类的宝贵智慧,沦落到这个地步,只是因为当年的以神道设教吗?但是我们能怪周文王吗?当然不能,很多事情要以当时的状况来判断,而不是用现在的状况来判断。

伏羲氏根据对自然现象的观察画出了八卦,周文王发现人类社会的规律和大自然的规律是相通的,于是用六十四卦推演出世间的万物万象。但是《易经》流传到现代社会,几乎成了一个算命用的工具,那么《易经》的真正用意到底是什么呢?

《易经》是古人透过对自然现象的观察,获得一些心得和体会,进而提出的假说。其实所有的学说都是从假设开始的,今天叫虚拟,只不过古代的知识实在是不发达,所以神道设教是无可厚非的,而且是当时势在必行的东西。我们用简单一句话“抬头三尺有神明”,来使得每一个人有所畏惧,知道不能太放纵自己,不能为了自己的需求而为所欲为。那是为了安全,为了纪律,为了方便,为了有效。

算命是说他算算看,我听听看,如果对我有利的,我就尽量去达成,如果对我不利的,那我尽量去避免。这才是《易经》告诉我们趋吉避凶的大道理。
讲诚则灵,意思就说你相信它,你就要接受它的摆布,你不相信它,你就可以防备,防备到什么地步还是看你自己。所以我们回到《易经》的人本位,这才是人类的尊严。

《易经》作为中华文化的群经之始,一方面从哲学的角度指导着中华文明几千年的发展;另一方面,《易经》的占卜功能始终神神秘秘、隐隐约约。那么《易经》的占卜到底有多大的精准性?孔子是如何评价《易经》的占卜功能的?我们又怎样才能卜到属于自己的那一卦呢?

《易经》的占卜功能从它诞生的那一天起就神神秘秘、隐隐约约,如果我们在生活中遇到某个人说自己会卜卦,那么我们会不由自主地觉得这个人顿时神秘起来。作为至圣先师的孔子,因为喜欢《易经》而韦编三绝,但他却忠告世人:不占而已矣。既然占卜是《易经》的功能之一,为什么孔子又劝我们不占呢?

占卜为什么老被人家当做迷信?就是因为它只有少数人会,多数人一看都觉得它很玄妙,看不懂,而占卜的人往往又只能告诉我们结果,无法告诉我们道理,只是铁口直断——卦说这样就这样。这样我们根本不能从中找到应变的方式。

所以,我们今天没有违反孔子的主张,并没有鼓励说样样要去占卜,绝对没有。我们只是说要自己占,自己解卦,然后每占一次,会有不同的卦出现,从而了解一个卦,认识这个卦的道理,重要的是透过占卜来理顺自己的思路。因为所有事情在中国社会,四个字讲完了:合理就好。所以只要合理就去做吧。

原来孔子会占卜,并且常常占卜,他说“不占而已矣”,目的是让我们不要完全相信占卜的结果,避免失去自主性。那么我们占卜的目的究竟是什么呢?

我们卜是为了找到自己现在的定位。《易经》把360度的空间,分成了64个不同的情境(图4-1)。

《易经》共有六十四卦,代表着宇宙中的六十四种情境,占卦其实就是一种定位的手段,那么我们应该如何了解卦象,明白其中的道理呢?我们下一集来谈谈:

四、  破解占卦

实际上,占卦也是一种游戏,这个游戏的名称就叫做由一、二、三、四推出六、七、八、九,听起来蛮有趣的,做起来也很简单。我们先来看一个铜板,它有两个面,我们假设一面为正面,一面为反面,随便假设哪一面是正面,哪一面是反面都可以,就是一阴一阳。一个铜板有正反两面,现在我们用三个铜板,同时转动起来,然后就可能会出现四种结果,而且只有四种。

我们现在拿三个铜板,约定正面是3,反面是2。每投掷一次可以得到一组数字,加起来不是六就是七,或者八,或者九。每转出来一组数字,就得到一个爻,这个爻可能是阴也可能是阳,如果是六或者八,那就是阴;如果是七或者九,那就是阳,然后由下而上把它记载下来。

我们先来假设一下,我转了六次,它的数字从第一次到第六次,由下往上,分别是九、七、九、八、八、六,那我们就可以画出这个卦的卦象:九,阳爻;七,阳爻;九,阳爻;八,阴爻;八,阴爻;六,阴爻,这就成了一个六画卦,到《易经》里去查这个卦,就知道这个卦象是《易经》的第十一卦,叫做泰卦(图4-11)。所以卜卦非常简单,三个硬币一组,转动六次,每次一爻,积爻成卦,由下而上,把六个爻看成一个整体就得到了一卦。

省略。

(注:如果还想了解易经内容,还有大量的更详细的著述作为参考文献。)

 

《物理世界产生智能和意识》《创新物理学》之三

李小坚1),龚劫存2)

 一、引言

首先,经典的物理世界是地球、太阳、星系……宇宙全部物质的世界,包括原子、分子、质子、中子、电子、夸克、费米子、波色子等,大大小小的一切物质都由物理定律所支配,但不包括“生命”。而生命世界的动物、植物、微生物等活物,则由生命法则所支配。生命所遵循的法则真的独立于物理定律?与物理定律的关系有何不同,有何联系?

“如何产生生命”的问题上一文已经讨论过了,对生命起源的基本过程在比较原始和初级的层面作出了描述。但重要的是发现质子和中子都是滑翔机,即物质的最底层就具备图灵计算机那样的计算能力。在适当的条件下,物理世界就能产生生命。

2015年6月《美国国家科学院院刊》一组报道:从氨基酸和宇宙化学物质组成的原始汤里提升出名为肽键的较短蛋白质;实验研究氨基酸的大小以及极性是形成折叠蛋白质的充分必要条件,一条相互连接的氨基酸链自我排列形成特殊的具有特定生物功能的三维结构;酶、tRNA与 RNA一起工作,完成了DNA复制、蛋白质合成和RNA转录的蓝图。

科学界发现目前地球上所有生命都源自于36亿年前存在过的一个最早的共同祖先露卡(Luca)。它可能是一个具有几百个基因的单细胞生物。从露卡往后时间里,生命踏上了一条我们比较容易了解的生命进化的慢慢长路。总之,自然世界如何产生生命的过程,已经基本确立。

我们在此要探讨的是生命更复杂的属性,如什么是生命的意义、什么是智能、什么是意识等生命的高级属性,如何从物理世界产生智能和意识,以及生命定律与物理定律的关系这样更深刻的问题。

 二、什么是智能、什么是意识

什么是智能?智能及智能的本质是古今中外许多哲学家、脑科学家一直在努力探索和研究的问题,但至今仍然没有完全了解。智能的发生、物质的本质、宇宙的起源、生命的本质一起被列为自然界四大奥秘。一般认为,智能是指个体对客观事物进行合理分析,判断及有目的地行动和有效地处理周围环境事宜的综合能力。总而言之,智能是知识与智力的总和。

我们定义智能:

a) 必要条件:计算能力,计算设备,如图灵计算机,

b)充分条件:每一个对象能区别于其他对象(分辨被计算的对象)。

一个智能体的智能大小程度,取决于外部对象的复杂程度和它自身的计算能力。

什么是意识?百度知识:意识到目前为止还是一个不完整的、模糊的概念。研究者们还不能给予它一个确切的定义。简直是人类集体无意识。

哲学定义意识是指大脑对客观世界的反应;生物学定义是指生物由其物理感知系统能够感知事物特征总和以及相关的感知处理活动。一般认为:意识是对环境及自我的认知能力以及认知的清晰程度。

我们定义意识:

a) 必要条件:每一个意识主体对象(自我识别)能区别于其他对象。

b)充分条件:有一个计算设备,能处理信息。

以上我们对智能和意识的定义,简单而且抽象。智力和意识是不一样的,智能和意识相互又有很大的关联,都要求有计算能力,都要求识别,计算和识别交叉互为智能和意识的必要条件和充分条件,也具有某种不完全的对称性或对偶性。智能是往外看,意识是往内看。

 三、电子有意识、生命有意识

具体来看,哪些对象具有智能和意识。

如果把以上抽象的定义,稍作修改:

如果满足以下2个条件,那么这个对象具有意识:

a)能够识别自我和非我的边界

b)能够识别时间和空间

我们将对象的计算能力,具体化到能够识别时间和空间,本质没有降低原来意识定义的内涵。因为要识别时间和空间需要无穷的计算能力。

那么,我们来考察一个电子的行为。电子在原子核周围运转,电子高速运转的同时,它要观测周围空间,防止碰撞发生,它要确定速度和决定自己的运动的轨道,甚至要服从爱因斯坦的相对论关于一个高速运转的观测会发生时间和空间的弯曲。根据Pauli不相容原理,带有多个电子的原子,电子要满足量子力学基本定律要求,不能有多于一个电子处于完全相同的量子态。这就是:电子要确定自己应该在哪里运行,并和别的电子不一样,这就是自我确认。一个小小的电子既要服从相对论,又要服从量子力学。同时,电子能识别自我边界,又要识别时空。根据我们的定义,电子具有意识!

电子,物质的最底层都有意识,这种意识是内凛的,大自然赋予的!宇宙这个最大的物理世界也有意识。中间的一切物质和生命都有意识。万物都有灵性!

我们再看一个例子:蜜蜂是有意识的。蜜蜂知道自己在蜂群中的分工,蜜蜂为保卫蜂巢不受外来生物的侵害不惜牺牲自己。蜜蜂没有设计蓝图,蜂巢却做得标准精密。蜜蜂肯定知道自己的职责和边界。蜜蜂出外采蜜发现蜜源,回家后以舞蹈的方式报告同伴蜜源的方位距离等信息,蜜蜂不仅自己知道空间时间,而且还能向同伴表述。根据我们的定义,蜜蜂确定无疑地有意识。

生命作为一个个的个体,它们都有计算能力,能识别环境,能认识自我。从智能和意识的这两属性上,干脆我们重新认识生命

这样智能和意识作为生命的基本属性,生命可以明显地被确定有三个不同的特征。

1)。生命过程–生殖和新陈代谢,是一个“信息处理”的过程。也就是说,生命需要一个计算设备。

2)。生命具有意识–区分“自我”与“非我”的能力。生命需要一种获得个性的机制。

3)。生命有智能—内含智慧,它能面对外部挑战。

事实上,生命是有智能的,生命是有意识的,毫无疑问生命也是有意义的。

 四、自然世界的意识体系

我们还是从意识的角度,进一步阐述意识是有层次的,意识有一个复杂的体系。因为智能与意识有相似性,我们在此暂时不讨论智能体系。

既然电子有意识,的确,从氢、氦到构成元素周期表中的其它原子的核反应过程,电子始终参与并存在其中。电子更是主导着所有化学反应一步一步进行,产生从简单到复杂的各类化学物质。进而,电子参与生物化学反应,最早的线粒体就是有电荷梯度建立起生命物质的能量通道。那么非生命物质从电子、原子、分子、化合物分子到有机物分子及其相应的物质,都应该有意识。如果要定量描述意识,我们可以选用一个电子单位的意识,Y(e)=E,物质分子越复杂其意识也越复杂。可能意识Y不一定与电子个数n成线性关系,但可以用线性或非线性函数来描述:Y(ne)=F(nE),简单一点,一阶近似就是Y(ne)= nE。

生命系统的意识更为复杂,因为分子结构高度复杂,生命物质高度分工。生命过程非常复杂,其生殖过程是一个生命创造的复杂过程,新陈代谢过程也很复杂。无数个生命个体组成生物群体,组成生态圈,构成生物社会,人类社会。意识在非生命和生命的各个层面都存在。

我们先将意识分为四个层面。第一个层面意识,就是只能识别自己、识别空间和时间。这一层面就是电子类的非生命物质的意识。第二层面的意识,在第一层面的基础上,对象还能识别自己的意识,这个对象能识别自己的主体和客体(I and me)。第三层面的意识是感知不可观测的事物,这个意识可以想象,感知虚拟的世界,感知非物质的心灵魂魄,有宗教信仰。第四个层面的意识是同时感知过去、现在、未来。

第一层面的意识是物质层面的,来自并服从物理定律。第二层面主要存在于分子生物学范畴。我们人类的意识完全可以达到第三层面,整个宇宙的意识就是第四层面。

事实上人类的意识还可以分成多个层次,第一层次的意识是关于现实时空的意识,第二层次关于虚空世界的意识。第二层次又有三个子分层:1)CE(conceptualizingby empty substance)慨念化地排空具体事物形成抽象慨念。2)CI(consciousness by imagining)想象创造出不存在于现实时空的事物。3)CW(by worshiping)宗教信仰意识。

五、意识的公理化系统

科学界面对两个相互矛盾的事实:a物理定律支配着整个宇宙运行,而宇宙包含智能,包含生命。b现在智能和意识问题超出了当代物理学的范围。

今天的物理科学还没有直接可用的物理定理来描述生命,更别说智能和意识!而生命活生生地活在这个物理世界中。这说明现在的物理理论还不完备,不够完美。只能描述那些没有生命的世界,还缺少能描述生命、智能和意识的物理理论。不能描述生命、智能和意识的物理理论,也就不能完整地描述宇宙。或者反过来说也是一样的:一个物理理论不能完整地描述宇宙的本质,也就不能描述生命、智能和意识。

我们要挑战的问题是:必须探寻到物理定律与描述生命智能和意识的基本原理的共同本质和本源。

一个完美的物理理论框架,它应该是一个公理系统:公理基础(定义,公理和程序)和一组的后续推论(句子和定理)。

根据定义,一个公理框架的基础可以任意选择,也就是说,它不受任何测试。其有效性取决于两点。

1)作为一个数学结构-它必须是数学上一致的。

2)作为一个物理世界的理论框架,设计出来后,其后续推理必须要与现实世界比对,理论结果与通过经验和观测形成的物理事实是否契合。

对于自然界存在以下各类事物,它们存在意识的公理基础是:

1)物质系统

2)个体生命

3)群体生命 —一个物种(即,同一个基因的物种)

4)生态圈—整个生态系统

5)宇宙—整个宇宙

公理体系I—以上每一个实体的生存意识是保持自身。

公理体系II—以上每一个实体的发展意识是创造。

公理体系III—以上每一个实体的终极意识是完善自己。

公理体系I所推论的结果:以上各类系统的意识均是一个四色定理系统。各类实体拓扑等价于一个球体,每一类的系统可容纳无数个球体。

公理体系II所推论的结果:这类系统的意识是一个七色定理系统。该类实体拓扑等价于一个面包圈,新的个体生命诞生的过程与宇宙创世在拓扑结构上是同构。

从公理体系I与公理体系II并不矛盾,一个生命体内的意识可以同时含有四色系统与七色系统。四色系统是一个静态照片,如生命里的基因完全可以用四色定理描述,即基因编码是 (A, G, T, C)组成。生命要动态地发展,就需要创造条件,从四色系统转变成七色系统。包括创造新生命的过程,也是一个从四色系统转变成七色系统的过程。大部分生命系统已经具备或已经完成这个过程。

公理体系III的结果是:以上每一个实体的终极意识就是融合下一个层次的实体,发展到上一个层次的过程,不同个体在更高的目标下团结、凝聚、和谐统一。

本文在此不打算介绍理论推导过程,而且,理论也需要检验。这些具体过程,以后著文详细介绍。

六、结束语

龚先生的物理世界模型已经建立,这是一把能打开这个宇宙各个重要关口和最终宝库的万能钥匙。用这把钥匙可以通过十重门的测试,具体测试项目可见博客。能够通过十重门的测试,我们肯定地说,该理论框架系统是一个更接近真理的学说。

该理论让我们看清了生命的本质。生命的终极意义就是能认识自己、保持自己和认识这个世界并保持这个世界的完整;生命的意义还在于创造,创造新的生命,创造新的事物;生命的意义还在于团结、和谐、统一,更积极一点看就是让这个世界更完美。

《物理世界产生生命》《创新物理学》之二

                                  李小坚1),龚劫存2)

摘要:本文定义了物理世界生命系统的基本三要素:可复制、可计算和物质性。利用生命游戏中滑翔机机制具有图灵计算机的特性,发现用G-弦描述的质子和中子具备滑翔机特征,表明生命的种子嵌入在物理世界的最底层,并指出物理世界中从物质到生命的产生过程是一个从四色理论系统变换到七色理论系统的过程。

一、引言

物理世界能够产生生命吗?这个问题问得有点傻!因为这个物理世界已经产生了那么多的活生生的生命,包括你和我。所以,答案很自然明白。但是物理世界是如何产生生命的这个自然之谜,却还没有完全揭开。任何一个物理或哲学理论不能够给出如何产生生命物质与生命的解释,都不能成为终极理论。那些无视这个简单事实的人,明摆着不是无知就是装傻。

虽然活生生的生命出来以后,他们遵循的是生物定律,但并不意味着生物定律不遵守物理规律。我们都知道:生命是由无生命的物质支撑的。光合作用将水、二氧化碳和阳光的能量转化为生命物质和氧气。实验证明氨基酸可以在封闭的空气中产生出来。生命的基本分子(如:氨基酸、糖类、核苷酸等)都可以从简单的分子中形成。例如:氢氰化物分子结合在一起变成腺嘌呤,甲醛分子结合在一起合成糖分子,尿素可以从氢气、氮气和二氧化碳合成生产出来。

表面上看,生命物质与无生命物质的区别不是很明显。光合作用可以将无生命物质转化为生命物质。脱氧核糖核酸DNA储存、传送和处理各种生物信息,并控制并产生各种生物过程,如形态、代谢和繁殖等。生命物质和生命也还有一定的差别。简单地说:生命物质脱离生命体就是死的物质,而生命是活的东西。生命还有更复杂、更深刻的含义。

 二、生命是什么?

生命是什么?这是一个古老而现实的问题。自从人类的出现,就在探索生命是什么。今天,像人这样的有自我意识的生命,一直在寻求生命的起源、生命的本质和生命的意义,直到现在还没终极答案。物理学家当然也从来没有放弃过思考生命,并试图用物理原理来解释生命。

诺贝尔奖获得者埃尔温·薛定谔的《生命是什么》[1]以及《意识和物质》研究了那些自古以来就使哲学家困惑迷离的问题,被公认是20世纪的伟大科学经典之一。

生命的认识和定义:从新陈代谢的角度,早在19世纪下半叶,恩格斯对生命下了一个定义:“生命是蛋白体的存在方式,这个存在方式的基本因素在于和它周围的外部自然界的不断地新陈代谢,而且这种新陈代谢一停止,生命就随之停止,结果便是蛋白质的分解。”生物体蛋白质由20重氨基酸组成,调节控制着生命的新陈代谢。

从遗传学的角度,通过基因复制、突变和自然选择而进化的系统。其主要物质核酸是由碱基、戊糖、磷酸组成。根据核酸中所含戊糖不同,可将核酸分成核糖核酸(RNA)和脱氧核糖核酸(DNA)。核酸控制蛋白质的合成,决定蛋白质的性质。可以说,蛋白质和核酸两者互相依赖、互相作用,使生命体成为一个统一体。但是已知某些病毒样生物却无核酸。

生命的属性有很多,如:出生、死亡、生长、进化、新陈代谢、繁殖等。生理学角度把生命定义为具有进食、代谢、排泄、呼吸、运动、生长、生殖和反应性等功能的系统。但某些细菌却不呼吸。

生命的高级形态有一些独特的属性,如情感、意识、智力、精神渴求等,生命有了感情色彩。一些低级生命在一定程度上也许部分具有这些属性,只是在较低的层次上,或者还没有完全揭示出来。

一台又一台机器制造出来了,一台又一台地消亡了。但是,一台机器的出生和消亡与生命的诞生和死亡有很大的不同。一台机器可以在一段时间内,一个部件、一个部件地制造出来。但一个生命一般以一个整体同时诞生,并可以不断地成长。换句话说,生命与物理时空交织更为紧密。

有些机器甚至有某种智能,比如智能机器人,但是他们从外部获取智能。而生命获得智能似乎是自发的内凛的。也许,自发性可以作为一个标杆来区分生命与非生命。但一些神学家可能会反对,因为他们坚持这种说法:机器人接收来自人类的智能,而人类智能来自上帝。总之,没有真正的自发性。

然后,有热力学第二定律:所有非生命的封闭过程都从有序变为无序,即熵增加了。但是所有的生命过程都是为了减少生命系统中的熵,而这一切都是以从外部环境吸取能量物质并向外排除出有序度低的热量为代价的。虽然全球的熵是永远地增加,生命总是创造一个生命成长的小环境:在它的皮肤下,在它身体里,熵不断减少和秩序不断增加。因此,增加或减少熵的过程中可以用来作为一个生命标杆,以确定生命是否活着。至少在原则上,生命进程是一个熵减少的过程。一个社会也可以创造更多的规律和秩序,也可以是一个熵减少的过程,但它并不是一个生物的生命个体。另外,一个远离平衡态的非生物的开放系统也可以从环境中交换物质、能量和信息,从而实现该系统熵的减少。

所有的熵增加过程都是自发的,但所有的熵减少过程只有发生在非常复杂的信息处理条件下,以及进行能量和物质交换的情况下发生。所以,熵自然也不是一个好的标杆来定义生命。因此,我们还必须找到一些其它的标准来定义生物的生命本质。

今天,几乎所有的生物学家都认为任何生物实体或生命系统都可以看作为一个图灵(通用)计算机存在。也许,一个生命实体或生命系统的计算能力可以作为生命的标杆。但世界上已经创造出那么多计算机,最强大的超级计算机的计算能力已经远远超出任何一个人的计算能力,它们是不是生命活物?显然,仅凭计算能力也不足以定义一个生命。

随着科学的发展,现在的人工智能创造出机器智能和机器人,它们越来越接近人的智能水平,深蓝计算机系统的下棋水平不仅比一般人还强,就连国际象棋大师卡斯帕罗夫都败在这种计算机面前。我们还可以模仿自然界的生物,创造出人工生命之类的东西。

如今生命与非生命的界线越来越模糊,越来越难以划分。

在所有这些讨论之后,我们仍然很难对生命有一个全面准确的定义。那么,我不去尝试定义什么是生命。但简而言之,对任何生命实体或生命系统的最低要求是要活的。

更进一步说,我们只对生命列出两点基本要求:

首先,它必须能够并进行自我复制。

其次,它必须有一个通用的计算核心并进行运算。因为所有的生命过程需要图灵计算机那样进行一次又一次的迭代和计算。

有了这个新的定义,一个无形的生命,如:某类计算机程序、人工生命、灵魂和精神都有可能成立。因此,以上两条包括了自然产生的生命和人工制造的生命,有形的和无形的。但是这两个要求具有正在进行时,这表明是一个活的生命。否则,生命停止,死的东西。

然而,对于任何生物生命,我们提出第三个要求是应该具备必要的生命物质,有形的生物生命必须具备必要的活机体。

我们从以上三点来探索生物生命起源的最基本的基础。核心实际上就是探索物理世界是否存在有生物处理器。答案是肯定的,但答案在哪里?最最基本的生物处理器在哪里?20多年前,龚先生在第十九次世界哲学大会上提出了新发现[3]。着急的读者可以直接看第五部分。

 三、生命产生的过程

生命最初从何处而来?有人认为地球生命是从外太空来的,那我们探索生命的最初形成过程就要依靠发射太空飞船到茫茫太空中寻找。而我们地球到处都是生机勃勃,我们为什么要舍近求远呢?

今天在海底火山口人们认为不可能有生命的地方,出人意料地发现有多种不同于地表面的生物存在。他们所处的环境如同40亿年前的地球表面,到处火热滚烫,生命就是在这样的条件下产生了。这些生物利用地热高温与远处低温的温差,原子分子开始有序排列,最先形成一种线粒体。线粒体具有电化学梯度,它的正电一端连接能量高的地方,负电另一端连接能量低的地方,能量在它们体内流动利用。线粒体就像电池组为生物体提供能量。建立了能量通道,就能驱动生物体运行,从而点燃了生命发动机的火花。它们互相连接可以构成各种复杂形态,从而具有各种不同特性和功能。大约35亿年前,单细胞的生物出现了,于是生命之光出现了。这样的细胞开始分化,多样性和复杂性出现了。其中一部分被反复复制即成为遗传基因组,大约有30多亿个基因组。一些基因固定下来并高度精确复制,生命之火,代代相传,生生不息。一些基因遗传变异以适应新的环境和功能,形形色色的生命诞生了。

地球最初只有简单的化学物质,然后产生了氨基酸,蛋白质,线粒体,单细胞,逐渐形成植物和动物。今天的地球上有超过百万种不同的生物,科学界发现地球上所有生命的最后一个共同祖先露卡(Luca)。它很可能是一个单细胞有机物,它具有现代有机物所具备的所有基本组成部分。从露卡的诞生往后的时间里,主要过程是生命如何进化的。

总之,地球只有一棵生命树。为什么只有一棵生命树?人与猩猩的基因组有96%相同,人和鼠类基因相似度达85%。

几乎所有生物生命中都有一个共同种类的左旋分子,即都是左撇子。地球上生物的这种生物对称性破缺的不是生命的新陈代谢系统的缘故,即左旋物种只能消化左旋生物分子,而是物理定律所造成的。生物对称性破缺与初等粒子物理对称性破缺有关系。可以用K和B介子衰变的表达。

对称性破缺是物理学的基本原理。对称性自发破缺思想在大统一理论中得到了进一步的应用和深化,

现代科学揭示, 从原子到人类, 自然界对于手征是不对称的。在我们周围的世界里, 通常显示对其中一种手征性的偏爱, 如贝壳一般都有一个偏爱的螺旋性。人类在结构和功能上是手征性的。为什么大多数人使用右手? 有人认为手征性是固有特征, 一旦右手征性获得优势, 它将保持下去。为什么在生物中, 尤其是高等动物中这种选择是特有的, 是什么力量在所有生物体内, 从左、右化合物中挑选出一半呢? 有人将此现象归之于对称性自发破缺或者称为自发的对称性破缺。但自发对称破缺是随机的还是固有的?随机性无法解释地球上各个地方蛋白质和核酸都具有同一手性的事实。这个问题至今困扰着科学家, 如果说生命起源是个谜, 那么生命起源中的对称破缺则是谜中之谜[2]

1956年前后,在对最轻的奇异粒子衰变过程的研究中遇到了“t ~ q 疑难”。实验中发现的t 和q 粒子,它们质量相等,电荷相同,寿命也一样。但它们衰变的产物却不相同。
1956年,李政道和杨振宁解决了这个难题。他们提出弱相互作用过程中宇称不守恒的设想,吴健雄的钴60原子核b 蜕变实验验证了这个设想。1957年,吴健雄在10-2 K下做原子核b 衰变实验,用核磁共振技术使核自旋按确定方向排列,观察b 衰变后的电子数分布,发现无镜像对称性,证明了弱作用的宇称不守恒性。

1957年李政道和杨振宁获诺贝尔物理奖。

生命向我们显示的乃是宇宙不对称性的功能。宇宙是不对称的,生命受不对称作用支配。Prigogine 学派发现物质在远离平衡条件下可以从无序中产生有序,即自组织理论学说。原子分子在温差下能引起非平衡态扩大,从而导致模式的选择。开放体系并远离平衡态,线粒体、氨基酸和单糖体选择机制,有可能揭开生命起源中对称性破缺之谜。

考夫曼(2004)说,“某一天,共同演化的自主主体的一组行为偶然碰到了一起,并通过遗传变异和奇异的分子运动而得到了强化,这些分子运动可以捕获光子、检测能源,它们是‘精粒化’分子的有意识演化,并从此之后日复一日,年复一年地一直如此演化”,表明分子底层具有某种意识,赋予了分子的生命进化的可能!但这种意识是什么物理机制产生的呢?

我们物理世界中弱作用宇称不守恒对称性自发破缺影响着我们这个世界的一切。不同种类的粒子、不同种类的相互作用、整个复杂纷纭的自然界,包括人类自身,都是对称性自发破缺的产物。

至少可以这样说,在原子、分子层面,甚至在物理世界更底层,人类解释生命和生命现象,揭开物理世界中生命起源之谜已经近在眼前。

 四、康威的生命游戏

在1936,艾伦图灵发明了一个图灵机,这是一个理想的计算机。今天的超级计算机也没有达到它的无穷能力。

1970年康威(John Horton Conway)希望找到一套最简单的规则可以超越通用图灵计算机的无穷能力。他发明了一种数学游戏:生命游戏LG(life game)。LG游戏放在一个虚拟的与围棋棋盘那样的平板上,不同的棋子是一个细胞,放进任意一个正方形格子里。细胞只有两个状态:活着或死了。每一个细胞有八个可能的邻居,即接触它的四个边以及它的四个角上的邻居。只有三条规则。

出生规则:如果一个死细胞在下一代(一步)中存活,只有当八个邻居中的三个现在还活着。

生存法则:如果有两个或三个邻居,一个活细胞将在下一代中存活下来。

死亡法则:如果有超过三个居住的邻居,一个活生生的细胞就会死亡;如果有少于2个的话,它也会死亡。

有了这三个简单的规则和几个随机种子细胞在板上,许多模式出现。他们中的大多数人很快就定居在稳定的模式中。图1显示了这样一个模式。0代细胞由4个活细胞组成。很显然,每一头的2个细胞太孤独暴露必须在下一代中死亡,并在中间2个细胞的两侧各有2个细胞将诞生。因此,1代将包括6个活细胞,形成一个长方形。然后,在1代中间的2个细胞必须死于过度拥挤,上下两头将诞生2个新细胞。第2代形成大致类似于蜂窝的形状,因为每一个活细胞在蜂窝恰有两个活的邻居。以后这个蜂窝状态是稳定不变的,除非外部扰动。

lifegame1

图1显示了一个细胞生存稳定模式

我们建造的每台计算机都必须有计数器,时钟,内存,这些器件都是基于双稳态的电子器件构成。所有稳定不变的模式对构建一台计算机是没有用的。为了证明在生命游戏的规则中,能产生一个嵌入式的通用的图灵计算机,并显示,生命的游戏还可以产生一些有用的运动方式。我们来看以下模式。

lifegame2

图2显示了一个滑翔机模式

图2显示出这种模式的运动过程:从0代到1代,从1代到2代,从2代到3,最后,可以看出从3代又回到0代,但它在右侧下移了一列。最重要的是它不仅回到了原始的形式,而且实现了行走。这种存在于生命游戏中运动方式,它被称为滑翔机(glider)。这个滑翔机由5个活细胞组成。

虽然滑翔机具有两个属性:自我复制和步行,康威必须找到一个滑翔机发射器,可以发射一连串的滑翔机。为了证明这种生命游戏,事实上就是一种通用计算机,麻省理工学院R.威廉Gosper在1970年十二月发现滑翔机发射器产生一串串滑翔机流可以代表逻辑位,所有逻辑门运算(与、或、非门)可以产生。

所以,康威成功地实现他最初的目标。生命游戏的简单规则的工作模式已经被证明是通用图灵计算机。生存或者死亡是一个问题。生命游戏这类生存与死亡模式推出一个新的学科,它被称为人工生命科学。事实上,龚先生在20多年前有重大发现:生命游戏这种通用图灵计算机嵌入在宇宙每一个角落。

 五、质子、中子都是滑翔机

前面的生命游戏只是一场纸面游戏,或是计算机虚拟空间的细胞生存与死亡游戏。在早期的个人计算机中有这样的一个独立的游戏小程序:随机撒下一批细胞种子,经过一段时间的迭代运行,大部分细胞死亡消失,有几个形成稳定模式,有的形成多周期循环稳定模式,有少量的细胞就是滑翔机模式,周期循环并移动。这些随机运动模式缺乏任何生物生命的意味。生活游戏甚至没有给出生物生命如何产生的如何一点点提示。

但是!但是!如果?如果?如果滑翔机某种图形模式是一个物理世界的物质,如:质子或中子,那么,生命游戏会立即在物理世界中产生物质生命。当滑翔机成为这个世界的基本建筑模块并具有了质量,它就变成了一个个实实在在的物质生命或生物生命。根据GM前夸克理论,可以发现:无论是质子还是中子都是滑翔机!下表是质子和中子的前夸克(Prequark G-string)表示。它们,事实上,都是滑翔机。质子是一个由角子组成的滑翔机,中子是一个由空子组成的滑翔机。

GMglider

表1  质子和中子的前夸克表示与滑翔机比较

与康威的生命游戏证明带有一串串滑翔机的系统是一个图灵计算机系统一样,前夸克模型表明质子和中子都是滑翔机。如果它们一串串地发射流动起来,它们就成为物理世界自然产生的计算机。根据我们的定义,质子和中子这样的滑翔机物理机制就是生物CPU,就是生命的种子。那么,生命的种子散布在宇宙各处,深深地嵌入到每一个原子、分子的最底层,亚原子粒子层!同时表明,正在运行的宇宙就是一台最大的计算机。你我置身其中,你我都是生物计算机!当然,你我都是高级生命!

因此,生物生命与无生命系统的区别不是物质,而是过程。万物都有灵性,不生即不灭。既有生,就有死。众生平等,皆有生、长、住、亡的过程。我们先不讨论这些哲学问题,我们更主要关注物理过程。

生物生命有2个非常重要的过程:

1 自组织过程—从混乱到秩序。这部分前面已经有过论述。

2 形态发生过程—从简单到复杂。

 六:从简单到复杂

从物理学的基本规律到生命现象的高度复杂性之间仍然存在着一个巨大的鸿沟。虽然我们知道天气的基本气象规律,但我们仍然不能准确预测每时每地的天气。正如一个人知道围棋所有的规则,但他不一定能发挥好。

我们需要找出新的定律来填补这一空白?是的,一个数学上非常引人注意的理论,它被称为自相似原理,这是分形几何的本质。这意味着,通过重复一个非常简单的迭代计算模式,简单的相同的希尔伯特曲线可以构造物理现实世界的复杂性[4]

自相似原理引出的是分形几何中的拼贴定理:它指出所有的复杂系统都可以用分形空间来表示。而且,所有的分形空间可以由二值代码空间,如(0,1)或(A,V)符合表达。也就是说,简单性产生复杂性已经被数学定理予以确认。

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图3 一个简单的希尔伯特曲线
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图4 一个由拼贴定理构成的图形—生命树

我们需要一个更全面、更准确,能够支配一切和包罗万象的生命理论,将物理定理、数学定理和生命理论要融合在一起,包括解释智能、意识和情感。

描述一个具有自我特性的个体的数学理论是四色定律。描述一个具有生命特性的系统的数学理论是七色定律。

事实上,前夸克理论所描述的一代层的质子和电子就是一个四色理论:(红位、黄位、绿位、无色)四色模型。等价于一个球体拓扑结构。

因此,质子作为生命物质的基础,仍然是物质的范畴。质子作为生命的种子,仅仅是具有自我特性,能回归自己。要想成为生命,还要进行动态扩展,进入生命的生、长、住、亡的生命过程,才能成为活的生命。即采用七色理论描述生命系统,数学上等价于一个面包圈的拓扑结构。生命如何从球体变换成面包圈的过程已经可以用数学理论来描述了。物理世界也的确已经发生了从四色理论系统变换到七色理论系统的辉煌创造。

“生命如此美丽!生命如此辉煌!生命如此伟大!”

生命探索已经进入大物质、大数据、大计算和大智慧伟大时代,必将产生美丽辉煌的结果。

 七、经常问的问题

问:我不同意所有活着的东西,必须能够处理信息。除非有人把细菌和植物视为处理信息,因为它们是活着的。

答:即使病毒也必须能够处理信息,以解码其主体的(或受害者)的化学代码。

问:原子结构的定律产生生命的化学反应,而化学反应几乎完全独立于质子的结构。

答:是的,这是真实的,但原子结构的定律不能拓展成一个通用的图灵计算机。生物CPU,这是一个信息处理设备的力量。

问:看看其他行星,在那里可以找到数百万亿亿的质子和中子,但没有看见有生命的生物。

答:质子和中子是生命的种子。只有在正确的条件和正确的过程中,种子才能发芽。另外,谁又能否认,外星不存在生命。

问:一个质子的性质,这是量子力学的范畴,可能没有真正的或完整的方式与滑翔机相比,这显然是经典。也就是说,滑翔机只依赖于一些简单的规则,而质子的性质则更为复杂。

答:滑翔机不是质子,质子是滑翔机。

问:滑翔机和质子之间的相似性必须是被人为地确定。只有质子结构为[ u(red), u(yellow), d(blue)]才是一个滑翔机。质子结构为[ u(red), d(blue), u(yellow)]是不是一个滑翔机。

答:因为S(3)的颜色对称性,两者的质子结构是相同的。

八 结束语

关于智能的产生,意识的产生,情感的产生,关于生命的高级属性,生命的意义,物理、数学和生命的统一理论。我们将另外著文描述。

这些工作是不是太跨界和太穿越了?我们认为,这些在我们的终极物理理论中仍然有特殊的地位。

参考文献:

1  埃尔温·薛定谔的《生命是什么》,湖南科学技术出版社2003年09月 ISBN:9787535737229,

2  王文清.生命科学中的物理问题讲座第二讲生命起源中的对称性破缺  《物理》,1994(2):116-120

3  Tienzen (Jeh-Tween) Gong ,The Rise of Biological Life,

Presented at 19th World Congress of Philosophy, 1993

4  齐东旭 关于计算机辅助几何造型数学方法的若干注记

《北方工业大学学报》,1991(1):1-8

5  Nature:现代生物的最后共同祖先——“LUCA”

Nature 456, 942-945 (18 December 2008)

6  地球生命从何而来?科学家揭示生命起源的奥秘

凤凰科技,2015年06月09日 07:13

7 科学网—一个新理论:生命在光系统的演化中扬帆启程! – 谢平的博文  http://blog.sciencenet.cn/blog-1475614-848053.html

告别官科,不做民科,回归本行

告别官科,不做民科,回归本行

 一、我本官科

    今天算来,我到中科院自动化所攻读博士整整30年了。我的学习和研究工作与国家863完全同步。19863月邓小平同志批复中科院院士王大珩、王淦昌、杨嘉墀和陈芳允四位老科学家提出的“关于跟踪研究外国战略性高技术发展的建议”,从而启动实施了“高技术研究发展计划(863计划)”,开始了中国科技领域跟踪和赶超国际先进水平的新征程,整整30年了,到今天该计划已经完成了其历史使命。

我所学习的领域属于863计划中先进制造及机器人技术范围,我所选择的研究问题是工业领域的多级递阶系统结构与算法研究。师从疏松桂、童世璜、郑应平三师团队,很有意思的是我的这三位导师是一个具有三代师生关系的递阶系统。童先生称疏先生教过自己,所以是他的老师,而童先生是郑应平硕士研究生导师。

受郑应平的影响接触的了何毓琦先生开创的嵌套信息结构下的鼓励性决策研究,做出过嵌套信息结构下的多级递阶系统鼓励性决策的工作并在国内国外发表相关论文。我的研究工作在信息结构引导下,进而提出多级递阶系统信息结构、控制结构,到目标结构、功能结构,到组织结构、资源结构,形成了一个多级递阶系统的多元多层立体化的结构研究。该项工作与欧共体的CIMOSA,有异曲同工之妙。CIM-OSA是欧共体的21家大公司和大学组成的ESPRIT-AMICE组织经过六年多的努力开发出的一个开放体系结构。在导师指导下,基本上凭自己一己之力发展了一个与CIMOSA类似的CIMSHOSA体系结构。

学习期间多次参与了钱学森先生组织领导的系统学讨论班,本人与钱老亲自直接对话讨论过系统的层次性、物质的层次性。

89年还到意大利卡拉布里亚大学参与欧共体ESPRIT光盘信息系统建模工作。我走访了卡拉布里亚不远处的那不勒斯的乔尔丹诺·布鲁诺的家乡,还有伽利略的故土,特别是拜访了波兰华沙城外哥白尼的故乡,获赠的哥白尼铜质小胸章是我的心爱之物。

90-91年前往美国学习了IBM-CIM体系结构,9164日回国参与了863计划项目:递阶系统结构研究。进一步研究和发展了CIMSHOSA体系结构。

二、自己选择

1995年参加第八届中华全国青年联合会第一次全会,在科学界别组,与同组成员陈章良、冯长根、李建宝、陈肇雄等一起活动挺有意思,他们现在都是部级领导。我忘了是1995年还是2000年,我和谭铁牛等三人代表科学组向国内媒体答记者问,铁牛是我湖南老乡,铁牛侃侃而谈,现在铁牛是中科院副院长。还记得胡锦涛同志在一个小会议厅给坐着的我们百十来人的党外人士,站着给我们上了近2小时的一课:为民族的伟大复兴而努力奋斗。

我当时查阅了国内外大量数据,发现我国对教育和科研的投入明显偏低。因此,我的提案是国家应该加强对教育科研的投入。我们科学组与科技部朱丽兰部长直接对话,建议国家建立客观公正的学术成果评估体系、各类人才评价体系;建议国家加大对教育和科研投入;还有与老同志和团队关系等问题。我亲自与朱丽兰部长的直接对话是如何充分利用科研条件,提高投入产出,我的承诺是尽力用最少的钱,办最大的事。

从此,我践行我的承诺,告别官科,不用国家的钱,研究世界上最大的课题。宇宙结构模型—-世界的本质及其客观规律。这个问题,还真是很有意思。

         根据钱学森先生开创的系统学理论,我认识到宇宙是一个统一的复杂巨系统。我于1997年1月6—9日作为极少数青年科学家代之一表(4-5名)全程参加了第68次香山科学会议学术讨论,宋健院士作了题为“对系统科学的挑战”的综述报告,并与戴汝为院士、宋健院士讨论交谈关于复杂巨系统的动力学问题,或开放的复杂巨系统问题。我不但参加了此次中国控制学界最高级别的会议,我还被会议主持人戴汝为院士指定收集整理会议报告人的书面报告。因此,我与与会的十多位院士和部级领导人有过工作交流,会后整理并将一袋报告资料提交给了大会组织者。还参加了由钱学森倡导发起的中国思维科学学会的筹办工作,以及科学思维理论研究探讨。

但没想到的是,我自己选择的对宇宙自然系统的研究,落入了中国主流科学所认为的民科范畴。

三、不做民科、回归本行

从第二阶段到现在,也已经20多年了。我已经有所收获。因为,我非常幸运地认识了美籍华裔科学家龚天任博士,我们的学术探索结成了同门情谊。从而,我终于认识了、理解了、明白了这个宇宙。我可以高兴地说:“你太美了”。

从此,我可以不做民科了。我回归我的本行,大学教师。教课,带学生,做做机器人科研与科技活动,与年轻人一起做、一起玩高科技的玩具。

业余还将写写小博客,讲讲科学道理,辅导帮助年轻人成长,是我下一个阶段的任务。

作打油小诗一首: 菁菁学子出蓝青,精英同聚一家亲,宇宙创生仍未老,人生大道自由行。


本来最后一句可以是:人间正道已看清。一个同音韵到底。但表达个人观点,还是个人一点好,自由一点好。

《创新物理学》后记

《创新物理学》后记

从2016年开始,我们在此陆续推出了《创新物理学》系列九章原创文章。

我们以此改变物理世界理论基础的《创新物理学》九章,献给我们这个伟大的智慧的中华民族、献给这个迅猛发展的伟大时代、献给这个从迷茫纷争必将走向和谐的伟大世界。

我们绝不是追求功利之作。我们只是展示这种创新理论之美。

首先,我们学习先辈精神,传承科学文明。

屈原著《九章》而问天,泣天地动鬼神。我们继承问天精神,确立自己志向:路慢慢其修远兮,吾将上下而求索。

《九章算术》是中华民族古代第一部数学专著。成于公元一世纪左右。该书内容十分丰富,它是一本综合性的历史著作,是当时世界上最简练有效的应用数学,它的出现标志中国古代数学形成了完整的体系。

我们的《创新物理学》九章系列文章的作者之一,龚劫存先生也就是龚天任先生,他在美国获得物理学博士,有深厚的中国哲学和西方精细科学的功底,以探索物理世界为己任,甚至是宿命论的安排。在西方科学界发表了大量的论著,是彻底改变世界的物理学理论的原创者。作为我的学长,每每我有疑问和难题,龚先生转眼就获得令我眼前一亮、拨开迷雾的独特的结果。近30年来的联系,交流与合作,成为亦师亦友的知音,同道中的领路人。

其次,要问写这些干什么?我们将这些工作重新组织,第一次用中文表述,贡献给国内读者,也是一种跨界交流。

我对此工作的动力是:一是有兴趣,真正的有兴趣,因此,很好玩;二是30年前我做博士论文的题目就是:多级递阶系统结构与算法,一直到现在,才感觉与博士论文做的差不多的事情,当然是更高层次的。三是我每年要教课,本科现代控制理论、系统建模;研究生课程:建模与仿真;建立世界模型,认识世界本质是我的基本任务之一。四,我也做机器人,研究智能问题,寻根问底,还是世界的本源问题。五,我是理想主义者,有美好的信念,有良好的理念,也是有所追求的人。六,我也是一个有个性的人,有刨根问底的本性和湖南人的坚持与倔犟。七,生在汨罗江畔,长于屈原故里,受到湖湘文化熏陶,立志探索宇宙奥秘。八、理论与实践经历,理想与现实的考验,最终发现:探寻真理,其乐无穷!

再者,我们的《创新物理学》科学理论决不是建立在脱离实际观测的、毫无根据的、对自然的胡猜臆度之上的理论。

“G弦理论是一个公理系统。在它的公理基础的前提条件可以不包含已知的物理,无论是理论物理,如量子原理或是广义相对论,也没有任何实验数据需要,只要选取合适的参数,如3,8,24,48,64,Pi等。然而, G弦理论可以预测产生的直接后果:如标准模型粒子族,普朗克的暗物质和暗能量的数据,标准模型常数之间的精准的神秘关系。该理论不仅自圆其说,其结果与实验测得的数据的比对和匹配的程度高度一致。其实该理论也不是凭空假想,而是有着深厚的物理学、数学功底和哲学高度的思维,的确是在求解复杂薛定谔方程的过程中,引入虚时间等慨念而获得思维的突破。而且,30年来的不断努力,才有今天的GM模型。

因此,根据理论法则1-3,我们相信这一理论是正确的,是站得住脚的,是经得起考验、能够面对任何质疑和挑战的。”

我们有哲学思想,数学基础,物理学知识,生命的追求,这些都已经融进我们的文章之中。

最后,我们面对当今物理学界未解的公开问题,经过独立思考,提出了自己的见解和理论,我们可能会被主流标识为民科。我们在自己开辟的科学博客园地,展示出的是发扬“少数人的力量能够帮助我们坚定保持独立思考精神的信念”。因此,我们继续坚持科学研究中的独立精神。

“我们下一步阐述这个公理物理学和其它学科交叉发展的内容,包括和古代中国哲学和方法论:太极和易经的关系,语言学,经济学,数学和生命科学等方面的工作,我们称之为《跨界物理学》。在具体技术层面,我们有时间机器,智能机器,人工生命,万能语言机器人,信息物理系统(Cyber Physical Systems)技术与实现,权且称之为《万能物理学》。”

哪怕是科学道路崎岖曲折,我们依然是科学世界的特立独行的大侠!

先人九章又九章,今献九章新主张,宇宙统一新理论,物理世界有希望!