[原创]结构与交换信息：解读“片断和要素”

yetiaoxin

[watermark]                            结构与交换信息：解读“片断和要素”
                               ---形式本体论复杂性初探（14）
                                      郁松   曾富
                           五、结构与交换信息：解读“片断和要素”
    在《形式本体论框架》论文中，史密斯等把“圆形命题图像”和“方形命题图像”两节是作为全文的硬件来看的，其实这也是西方形式本体论的整个硬件。但认真分析起来，所谓“命题图像”类似侦探或公安干警破案追捕罪犯的网络分析图，或者类似系统工程的线路分析图，这当然是很有实用性的，也许“命题图像”就启发于破案图像分析，这反映了史密斯等西方形式本体论学家更倾向于人文形式本体论的工作方法，还达不到像微积分等代数方程和实验研究的那种可重复、可传播的水平。
    科学及一切学术现象来源于文化上的坚定性、自组织和文化之林。各区域的科学及科学人物现象也类似各区域的政权及政权人物现象，含有区域社会的自组织和积淀性。在我国形式本体论的主要概念和思想方法虽来自于西方，但我们更倾向于类似微积分等代数方程和实验研究的那种可重复、可传播的数理形式本体论，我们有时干脆把它叫作SXQ理论（三旋/弦/圈理论），或叫弦论走到了庞加莱猜想的形式本体论。
    众所周知，我国有上千年丰富多彩、颠扑不破的古代科学文化，有人把它叫作“东方科学”、“国学自然”，或者“封建文化”；解放后，我国实行无产阶级专政，又有了“无产阶级文化”、“中国社会主义特色文化”，这个期间曾有过倾向于“苏俄文化”的内容，但也批判过“修正主义文化”；在这两者之间，我国还过近半个世纪的半封建半殖民地的资产阶级专政，有向西方发达资本主义国家学习科学文化的内容，有人把它叫作“资产阶级文化”、“西学”或“现代科学”。SXQ形式本体论没有走主流科学走过的弯路，得益于解放后实行的福利制度，使成千上亿的工农子弟获得了一些现代科学文化，又有如1958年大跃进的实践，我们一方面向科学大进军，，另一方面也尝到过大饥荒的挫折，而对“一分为二”有了刻骨铭心的“可分”和“不可分”的对易与非对易的理解，当类似“苏俄文化”的主流科学层子文化大行其道的时候，报恩解放后得益的工农子弟人群中，自然产生SXQ概念就不奇怪了，这使我们迈过了层子和夸克之争这个坎。在微观层子和夸克类似“物体”与“声音”之争的联想，使我们过早地迈入了类似后来西学超弦/M理论和圈量子引力理论的思维，改变主流科学史的声音。但今天人文形式本体论和数理形式本体论并不是要闹分裂，而是要互补。
    认知科学家赛班茨已证明，人类有能力按照一定的程序共同合作并参与那些需要彼此密切协调才能完成的任务，从而使人们能够在科学、教育和工程学领域取得重大意义的进步；在这一过程期间，当事人不但会围绕共同的使命与他人产生趋同关系，每个人也将对其他人作出反应。如此看，史密斯的“片断和要素”也正是人文和数理形式本体论能趋同的重要概念。盖尔曼用鸟的叫声“夸克”，代表“形式”的夸克，而比“层子”学家聪明，正是懂得片断和要素的区别：片断是“可分”的，而要素有“不可分”的含意。头脑长有眼睛、耳朵、鼻子、嘴巴、舌头，类似一个全息块。“层子”类似眼睛看到的物体要素，夸克类似耳朵听到的声音要素。眼睛能看到眼前的、实在的物体要素，耳朵能听到的遥远的、无形的声音要素。物体可对应物质要素，声音可对应能量要素。物质与能量的区分，也许对“形式”来说，越微观能量比物质匹配占的比重更大。
    圆形框架命题图像联系球量子的集合与环量子的操作变换，以及进一步联系代数式的符号逻辑变换操作的数式列，更凸显了片断和要素的关系。这种延展也许使不同的事物有不同的形式本体，在形式本体论上也造成了今天的环量子与球量子之争。自然科学从古希腊的自然哲学发展到今天纯科学的元数学和元物理学，已有一系列的标准模型，如牛顿力学、热力学与统计物理学、电动力学与相对论力学、量子力学与超弦、超膜、超对称理论等等。从结构信息和交换信息上看，我们发现元物理学和元数学的标准模型维护的价值，正是球量子集合图像中转座子和自旋这类片断和要素，或者环量子图像中转座子和自旋这类片断和要素。转座子的自旋针对整体和部分来说，又属于片断和要素的范畴。所以形式本体论也有多种多样的对应，这是一种广延性的对象，表现了部分论的独立或重叠关系的对象。例如在战争崛起阶段的红色记忆也许是革命、专政、劳动、公共，但转到和平崛起阶段的绿色记忆也许是和谐、科学、改革、开发。但形式本体论不是各类形式本体，无论是竞争还是协同，人类社会未来最终要集中力量向宇宙进军，形式本体论也许就是寻找这种统一本体论的方法。
    古人早已知要得到形式本体论，必须“致知在格物；格物而后知”。即要懂得丰富自己的各类知识，在于穷究事物的机理；穷究事物的机理，形式本体论的知识也就丰富了。但无论知识的丰富，还是机理的广延，最简单的形式莫过于把物体从一分到多，这是一种最简单的部分论。例如不管是真实的还是想像的，一块蛋糕或一堆蛋糕，可以被毫无限制地分割，即被切成更小的相互间独立的构成单元的对象；这是一种球量子或球量子集合的分割，对分割之后的每一片来说，它将继续存在而不依赖于仍有的那些片的存在，它就是一个有区别的片断。也许这像圈链的切割。圈链是一个个的类似环量子串连起来的链圈，同级的部分比较明显，但不管是明显不明显，站在完成部分论概念的立场，可以说在现实世界中的所有的可延展的客体，都可归类为是3维的空间和1维的时间的多次抽象可分的实体。
    莱斯涅夫斯基的《外表的构建》里的部分论，通过年代论或时间论及立体论或空间论的结合，得到了更有力的类似量子复杂性的解读。例如一块一律是红颜色的玻璃，这类似两类量子概念均匀合一的一个客体，它们的关系成为了第三类的一种独立或重叠等的部分论关系的一个客体，对这块红颜色弥漫了玻璃的区域，它仍是量子化的可切开的。但从概念可区分的实际存在意义上来说，红颜色和玻璃是不可分的。
    5.1 客体与实物
    红颜色是一种可见的非实物客体，把一块红颜色的玻璃分割两半，分割之后就成了颜色确实一致的两部分，但单质的红颜色则不是现实中这个延展实物客体。反之，这个有广延性客体的红颜色也不是实物。
   这类似你说看见而他人又不能看见的客体，如你做的梦，这种广延性的客体不是实物。如果部分论允许没有空间位置的非实物客体，那么类似梦或感官数据一类无穷小量，也属于这种非实物客体。但这类梦幻客体和人体这类实物之间，即使是各自独立的，这两者的结合是否是部分与整体，或是部分的部分的关系，很多哲学家是不明确的，也很难判断他们的想法。因为人和梦两者即使能够从部分中分离，但其中仍有不明确的要素。
     这表明，要形成一个普遍的部分概念，有必要考虑此类实体，就要区别实物客体和非实物客体。只有这样才能区别可拆开的片断，又可区别只存在于理念中的可被区分对象。而“要素”正代表一种抽象的可区分而不是物质的可拆开的物体部分的形式。
    5.2 非广延性
    一个物体的抽象可区分而不是物质可拆开的部分，多用“要素”概念的形式来描述。因此要素也类似普通的客体，有广延的或非广延的之分。广延的要素，如一片有颜色的玻璃，是能够被切开的，并且形成的各个部分彼此能够进入一种部分论关系。非广延的要素是不能被分成部分的，如前面说的要素的概念是一个形式的概念，那它表达的意思纯粹是通过涉及操纵它们的形式手段被确定的。
    非广延的要素和非实物的客体，区别在哪里呢？消除这种矛盾的现实，一是能从量的性质的大小本身来区别，如桌面大的这一块带有红色的玻璃，不同于椅子坐板大的那块具有红色的玻璃，或者说桌子上的这一块玻璃的红色，不同于椅子上的那块玻璃的红色，即使两块玻璃的颜色都是同一种红色，也可以看成桌子上的这一块玻璃带有的红色，不同于分离开的在椅子上的那块玻璃所具有的红色。
    这种玻璃实体性质颜色本身的区分，以空间序列数字本身来消除矛盾的现实，还可以从时间序列来区分，并且可以是独立性不强的，或是也许性质上是不可区别的，如说张三的头痛和李四的头痛可以有时间上相继的不同。或者如张三得了流感和头痛，这头痛和流感是张三的片断，概念是独立的，但前者也许是后者的一种症状，即部分中的部分。所以被列在要分类的形式里，并且可以变成实物客体的片断。实际上还有反要素客体或片断，而成为有别于这两类的第三类实体，但跟前面两类也有直接关系。
    5.3 四类“科学院”
    在我国的杂志和书籍中，形式本体论已有不少人文和管理方面的评论和介绍。但21世纪，形式本体论的功夫体现在数学基础，运用描准在科学实验，反映表达在网络论坛。由于上网成了人们交流的主要形式之一，且21世纪由于杂志和书籍价格贵，收定也不方便，专业和业余科学人物上网现象很普遍，且是未来的趋势。但繁难的数学公式、符号在公开的网络论坛上一般不容易粘贴，形式本体论形成类似一种介于数学、物理论文和哲学、系统科学论文之间的一种文体。而史密斯等的“片断和要素”类似哲学分析，还不能真刀真枪地解决科学难题；即使仍类似“命题图像”像公安侦破罪犯的网络图及性质分析，对诗人作诗、舞美及影视编导，很有帮助，但这种倾向于人文形式本体论的工作方法，对于自然科学的解题真还缺少了硬度和工具。所以2006年5月在武汉市的一次全国性的学术研讨会上，华中科技大学的万小龙教授提出了史密斯等西方形式本体论学家的工作值得注意的问题，引起了刘月生教授等到会同仁的极大关注。回到河池学院后刘月生教授组织了《形式本体论框架》论文的翻译和研究、解读，并想联络我国南方一些大学的学者共同探讨，使数理和人文的形式本体论既分明又统一起来。
    我国形式本体论的真正精神领袖是列宁。列宁在《共产主义青年团的任务》中讲：只有用人类的全部知识武装自己的头脑，才能成为真正的共产主义者。这是一个很高的标准，也是一种奋斗的阶梯规范。新中国解放后《共产主义青年团的任务》被列入中学语文课本的范文，上世纪五十年代当我们反复背诵这篇课文的时候，受到极大的震动，也受到极大的鼓舞，她引导了一场近五十年的科学阶梯攀登的新长征之路。众所周知，我国的教材和教育实行高度统一的体制，从小学、中学、大学到研究生、博士生，绝大多数人学的课本知识主要是上世纪五十年代前较成熟的人类数理知识。而上世纪五十年代后基本粒子物理学等前沿科学空前繁荣，且不断更新。基本粒子物理学等前沿科学所需要的元数学、物理知识又极为繁难，在中小学到大学能接触到仅是毛皮或科普。而人类社会日常生活和工程技术所需的绝大多数也是较成熟、较稳定的数理知识，这和我国从小学、中学、大学到研究生、博士生等绝大多数人学的课本知识虽能接上了轨，但用科学前沿的全部知识武装自己的头脑，也易出现近代与现代、当代的断层。而人类现代、当代科学前沿的知识也不是随意产生的，其次我国社会绝大多数人由于各种因素，也不可能都从小学、中学读到大学、研究生、博士生，直接去国家科研机构、大学当科学家或教书。但人有创新的天性，对应科学及科学人物现象，就有专业和业余科学及科学人物现象。对应列宁的用人类的全部知识武装自己的头脑，就有了不同的阶梯规范科学及科学人物现象。我们从近五年公开的科技网络及论坛的浮动表现中，可将专业和业余科学及科学人物现象归纳为四种“科学院”现象：“思念”科学院、“阻遏”科学院、“国学”科学院、“规范”科学院。
    “思念”指类似思念课本老知识为水准作的正反创新；“阻遏”指类似阻遏不是公款消费的创新介入公款消费为主的实验、研究活动创新；“国学”指类似以本土传统科学文化开放态度为主作的正反创新；“规范”指类似以元数学、物理的一系列标准模型的规范与推进为主作的正反创新。这样划分，使每个人都可以在一个“科学院”里“工作”，也能知道他的进展和深浅。联系民国初年社会的政争类似和平的道路、革命的道路，都摸不着石头过不了河，孙中山后来意识到说：大家都在想当官、当皇帝，真正懂得民主、拥护共和的人很少；20世纪初，西方学术已经很是精微，而我们国家连学术性的研究都还没有；包括革命党人在内，也不可能理解这些制度背后的社会生活和文化，他们在前进的路上摸不到石头过不了河是很正常的历史现象。但他们无论是革命还是改良，他们的经验都是很宝贵的。也许今天我国纯科学的现状与这种情形还类似：一个世纪以来我国的纯科学虽渡过了一条条的河流，但四个“科学院”里肤浅的呐喊还没有引导我们达到最终的彼岸，人人都在想创新，但真正懂得拥护科学规范创新的人还不多，明白自己创新前进到哪个科学阶梯、找不准自己位置的人还不多。四类“科学院”的人都想创新是好事，但由于五十多年我国总的大环境和各人小环境及经历不同，对应文化上的坚定性、自组织和文化之林，在前进的路上摸不到石头过不了河，形成四类“科学院”也是很正常的现象。即使在他们的探索中有搞“内耗”类似的“革命”或“改良”经验，也还是很宝贵的。我们只有取长补短、相互促进、求同存异，才是根本。
    5.4 五度空间的证明
    以最近美国哈佛大学女理论物理学家丽莎·兰道尔教授的“挑战爱因斯坦，地球有第五度空间”的新闻为例，绝大多数人学的课本知识，认为我们人类生存的三维空间加上时间轴即构成所谓四维空间，丽莎大胆假设地球上可能还存在着“第五度空间”，似乎这一假说与爱因斯坦广义相对论中关于“四维空间”的理论相悖。而在东京大学的签名板上，丽莎博士又写下“相信直觉，大胆享受科学”的留言。丽莎希望用这句话来勉励其他人像她一样，从意外之中发现无限可能。国际物理学界有人“震惊”，我国也有不少新闻报刊和网坛渲染：深奥晦涩的理论物理学一直被视作男人的世界，丽莎却敢于向这一世俗偏见大胆挑战，如果丽莎运气好的话，最快在明年，她就可以把“第五度空间”从假设变成全新的理论。这是因为欧洲原子核研究中心目前正在瑞士和法国的边境地下100多米深处，兴建一台世界规模最大的大型粒子对撞机，一旦正式投入使用，这台神奇的机器便可在几周内解答物理学中一些最深奥的问题，比如宇宙起源与结构，以及其他空间维度等
    我们当然真诚地祝贺兰道尔教授取得的成绩：2005年丽莎多年潜心研究的代表作《弯曲的旅行：揭开隐藏着的宇宙维度之谜》一书，由于深入浅出地谈论了宇宙的故事，一举入选《纽约时报》“100本最佳畅销书”之列；2007年美国《时代》杂志又评选丽莎为全球“100名最有影响力人物”之一，被公认为当今全球最权威的额外维度物理学家。由于新闻报道连丽莎简单的证明一点也没有介绍，我们不便于评说，而从形式本体论的SXQ理论看来，这不是一个很新的问题。如果说爱因斯坦广义相对论中关于四维空间的理论是从球量子出发，吸取的是黎曼的黎曼张量的数学成果，那么SXQ理论从环量子出发，吸取的就是黎曼的黎曼切口的数学成果。从黎曼切口形成的类圈体弦圈观念出发，一维的弦圈除了超弦理论所说的各种外在运动，还应有三旋理论所说的体旋--绕圈面内轴线的旋转，面旋--绕垂直于圈面的中心轴线的旋转，线旋--绕圈体内环状中心线的旋转。这里类圈体的自旋不同于宏观物体的自旋。三旋是物性的内禀运动。根据排列组合和不相容原理，三旋构成三代62种自旋状态。其次，设想在类圈体的质心作一个直角三角座标，一般把x、y、z轴看成三维空间的三个量。现观察类圈体绕这三条轴作自旋和平动，6个自由度仅包括类圈体的体旋、面旋和平动，没有包括线旋。即线旋是独立于x、y、z之外，由类圈体中心圈线构成的座标决定的。如果把此圈线看成一个维叫圈维，那么加上原来的三维就是四维。再加上时间维，即为五维时空。
    地球是个实心的球体，不是类圈体，但地球磁场有南极进北极出的磁力线转动，这就像类圈体的线旋。而我们以上证明，存在线旋必然存在“第五度空间”。由于存在大量的磁性物质，以此类推地球上必然还存在着大量第五度空间。我们的这个证明，从上世纪八十年代以来在公开发表的论文和出版的专著中都有记载。而之所以类似有瞎子，只能听到国外的声音，关键就是难以理解形式本体论说的片断和要素：球量子类似片断，环量子类似要素，而片断类似类圈体上的转座子或网点、网格，是大量的。这里球量子和环量子“形式”的重要，联系到欧几里德几何五个公设中平行线公设包含的哥德尔计算机问题，这类似是反“排中律”的。即在人类早期的智慧中就包含了“哥德尔计算机”，占到了1/5的比重。在现代十大数学难题中，黎曼假设和哥德巴赫猜想，又是属于哥德尔计算机类型的既可证又不可证的数学问题，又占到了1/5的比重。
    我国有人指责“黎曼几何荒谬”，说直线可定义为“（空间）两点间的最短距离”，这个直线定义同时也是数学中常用笛卡儿直角坐标系的基础。而所谓的黎曼几何将“直线”定义篡改为“（表面上）两点间的最短距离”，这两种“直线”定义完全不同。仅由黎曼几何中直线的定义与数学中笛卡儿直角坐标系中的直线概念互不相容，把“黎曼几何”作为数学的一部分就是荒谬的。但有人评说这是不懂得“形式”的片断和要素的重要，因为数学家已学会用“形式”解决这类悖论：① 不能用欧氏几何的“形式”来评判非欧氏几何的“形式”，因为它们“形式”的“级别”都是一样的；② 非欧几何“形式”的引入，扩大了数学的范畴，自然会引起一些改变，但这是“形式”的一种发展和提升；③ 离开笛卡尔坐标的数学（或数字）直线“形式”，该怎样判断黎曼直线“形式”是一个圆呢？这里圆“形式”是到定点等距离的点的集合，直线是最小距离。在非欧几何“形式”中，不再用欧氏几何“形式”的概念来对比它了，直线“形式”在物理上定义为光的轨迹，但从弯曲空间之外的观测者来说空间“形式”如果是弯曲的，则光走的是曲线“形式”。所以，非欧几何“形式”也是有物理意义的。用非欧氏几何的“形式”来看欧氏几何的“形式”，它们仅第五公设不同：
    1.欧氏几何第五公设：过直线外一点，有且只有一条直线与已知直线平行。
    2.罗氏几何改为：过直线外一点，至少存在两条直线和已知直线平行。
    3.黎曼几何改为：过直线外一点，不存在任何其它直线和已知直线平行。
    排中律中的哥德尔计算机问题，被形式本体论的“片断和要素”解放了。[/watermark]