[原创] 桑蒂利强子与层子比较（1）

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[watermark]                               桑蒂利强子与层子比较（1）
                               ---气功层子与强子解读
                                    
                                        习强   
    摘要：讨论桑蒂利的强子力学与层子的比较问题，十分有意义。因为桑蒂利为中国非主流的科学爱好者提供一种与主流的科学和谐相处的范例。
    关键词：桑蒂利、强子、层子、比较
                                         
                                    一、两个对比
    “夸克”和“层子”的异同，有人评说是近代自然科学，特别是物理学，有两个基本的理念：一个是古希腊毕达哥拉斯的虚数与实数不对易 “数学本体论”；一个是古希腊德谟克利特的“原子论”---就是认为物质是由不可再分的粒子构成。所以当道尔顿发现原子以后，物理学家以为找到了不可再分的粒子，于是把道尔顿原子命名为“原子”。后来发现道尔顿原子是可分的，原子由电子和原子核组成，而原子核又由质子和中子组成。这些粒子统称为基本粒子。所谓“基本”，也是不可再分的意思。后来发现的基本粒子增加到300余种之多，并且有继续增加的趋势，于是科学家的理性提醒基本粒子可能还有内部结构，这就诞生了“夸克”理论。“夸克”理论认为，“夸克”才是最基本的、不可再分的粒子。
    同样，中国的“层子”理论也认为基本粒子有内部结构，即是由“层子”构成的。不同的是，“层子”理论认为，物质是无限可分的，即“层子”也有内部结构---是由更深层次的“前子”、“毛子”、“无子”组成。于是“夸克”理论和“层子”理论就有着“数学本体论”的不同：一个认为物质有限可分，一个认为物质无限可分。现在，国际主流界承认“夸克”理论---如果站在“夸克”理论的角度看，“层子”理论显然是错误的。但是国内主流从把传统学术认为的“一尺之棰，日取其半，万世不竭”，解释为“物质是无限可分的”着手，影视人们从这类学术的观点看，“夸克”理论也是可质疑的。
    盖尔曼因发明夸克荣获诺贝尔奖，而盖尔曼支持史瓦兹已搞了9年的弦论数学；1984年底，盖尔曼还替史瓦兹争取到加州理工的教授职位。由此可见，盖尔曼是把夸克与弦论联系在一起的。就在1984年，史瓦兹和格林找到了解决弦论最后一个重大矛盾之处的数学奇迹---今天弦论研究主导着基本粒子理论的领域，已经很难找到没有研究它的粒子理论家，所以有中科院院士讲，基本粒子以下不是粒子，而丝状物---开弦和闭弦。而2005年在瑞典卡尔斯坦大学传出的消息，开了18届的强子力学国际研讨会仍在反夸克强子论这个潮流，领头者就是美国创立强子力学---波包强子论的桑蒂利教授，这次国际研讨会也是祝贺桑蒂利教授的70岁生日会，中国灾害防御协会灾害史研究专业委员会顾问陈一文先生，曾陪同蒋春暄教授一起被邀请参加这次国际研讨会。
    到现在又过去了两年，在第二届全国民间科技发展研讨会上，陈一文先生提出了中国的研究机构与大学应翻译出版桑蒂利2001年出版的专著《强子化学基础及其对新型能源与燃料的应用》，因此借此来讨论桑蒂利教授的强子力学与层子的比较问题，就更为有意义。因为桑蒂利为中国非主流的科学爱好者提供一种与主流的科学和谐相处的范例。
     1、陈一文先生说，桑蒂利的强子力学二十多年来，是通过实验发现来证明他的非主流科学的“基本粒子”的特性及其工业生产应用的；他把这种非通过单纯的理论推导的实验发现逐步扩展到强子化学、强子数学领域，并且在生物方面取得一定的进展。那么桑蒂利教授创立的强子力学理论是些什么？它与传统的强子力学一致与不一致之处是些什么？
    A、陈一文先生说，桑蒂利的强子力学主要是1978年他才创立的新“基本粒子”---这是他视为有一定尺寸的“延展性”粒子。桑蒂利认为这是他的强子力学与传统量子力学发展相一致的地方。其实，早在上世纪五六十年代当强子洪流从新的加速器涌出之前，许多理论物理学家如1955年日本理论物理学家坂田昌一提出的坂田模型，1965年9月到1966年6月由来自中国科学院原子能所和数学所，以及北京大学和中国科技大学的39位物理学家组成的北京基本粒子理论组发表的42篇论文，提出描写强子内部运动的层子模型的，就认为，第一批已知的强子不是“点粒子”；即使到1968年才创立的弦理论，已不是“点粒子”，而有普朗克尺度下限。
    B、而且桑蒂利由于没有明确给他的延展性强子“基本粒子”提出一个确定的尺度下限，但又特别喜欢谈论他研究的是一定尺寸的有延展性的粒子之间的距离为“负值”的对象---这是处于“相互侵入”状态的相互发生强烈作用的情况。理解这一点也不难，我们可以把看成是费曼说的“时间倒流”，霍金说的“虚时间运动”，以及SXQ理论说的“点内空间”和环量子群落的交耦现象，且与桑蒂利创立的iso-数学也有联系。
    总结以上两点，说明桑蒂利并没有和主流的量子色动力学观点靠近，因为他把“负值”时的有一定尺寸的延展性“粒子”仍视为实粒子。桑蒂利自知这是一种非主流的“回采”观点，因为即使1968年才创立的弦理论，已受到普朗克尺度下限（10的33次方厘米）的限制，就更不要说其它各种微观发现的粒子如电子，在10的-13次方厘米以下就已经不能测准它们的半径了。因此桑蒂利也就实话实说，传统的量子力学无法研究这种状况，这就是强子力学与量子力学根本性的不同之处。
    但桑蒂利不气馁，陈一文先生说，他把这种非通过单纯的理论推导的实验发现，逐步扩展到强子化学、强子数学领域，并且在生物方面也取得一定的进展，如远优于核能技术的强子能源—中子能源技术、对二氧化碳的循环处理使用，磁分子燃气技术、NE氢气生产、强子理论在新型肥料中的应用，强子理论在新型医药中的应用、核电站放射性废料加速衰减无害化的处理等。
    桑蒂利不仅自创的强子力学，还自建“基础研究所”以及自办《代数·群·几何》刊物和自办学术会议。桑蒂利为中国非主流的科学爱好者树立的一个良好范例是，从不自己去争主流科学的国家科研经费、从不去争主流科学的诺贝尔奖、从无端地自以为是地恶意诽谤主流前沿科学的理论发展。
    也许桑蒂利认为，所谓的主流科学，就是指能持续不断增长地拿出实实在在的应用，而造福于人民的知识和技术。我们也认为，如果能做到这一点，即使在一个国家和地区，长时间处于非主流地位的科学，也能最终成为主流的科学。但有人认为，桑蒂利遭到恶意言论的攻击，是因为中国报刊和学术刊物，至今对桑蒂利教授及其创立的强子理论科技创新成就，没有作任何报道---到目前为止中国依然没有任何研究机构或大学，开展对于当代物理学前沿学科强子力学的任何实质性研究，我们认为这是对桑蒂利本意的误解。
    当然我们绝对不赞成任何形式的对桑蒂利无端的恶意攻击或诽谤，但造成这种情况，说它违背桑蒂利的本意，是它有硬要宣传与主流前沿科学去争夺承认的不理智的一面。诚然强子之谜，从上世纪五十年代初发现质子和中子可以在能量变换中进入新的较高能量的核子共振态，到目前物理学家满怀着美好的憧憬和急切期盼的欧洲核子研究中心的大型强子对撞机（LHC）2007年底能竣工，研究强子一直是处于探索竞争的焦点。陈一文先生认为，在这个进入物质航程探索的竞争中，“世界科学技术许多领域，处于即将发生对原有基本理论实现重大科学技术创新的一场科技革命大风暴的前夕，这场科学技术革命大风暴在哪个国家首先掀起，那个国家就首先受益；哪些大学对此能够有足够的敏感性，那些大学就能有所准备且从中受益。反之，哪些大学对此没有任何感觉，就可能落伍”。那么强子革命大风暴，有哪些主流的观点？这些主流的观点在哪个国家首先掀起？哪些大学对此能够有足够的敏感性？胜负如何？有何负面效应呢？
    2、强子革命大风暴1968年前有三种主流的观点：
    A、层子观点：粒子无限可分为不同的更小的粒子。我国首先受益：造出了原子弹和氢弹，建起一支高能物理学队伍和为北京正负电子对撞机的成功建造打下了基础。 欧阳钟灿院士在《物理》杂志2007年第10期《何祚庥院士和理论物理研究所》一文中说:“层子模型的工作是国际上从强子由更深一层次的粒子所组成的观点出发进行的最早的系统研究之一，1966年在北京科学讨论会上报告时得到与会各国物理学家的好评。何祚庥在层子
模型的物理图象和物理效应方面提出了很多想法，在这项工作中起了重要作用。”中国科技馆馆长、科学史专家王渝生研究员认为：上世纪60年代以来出现了基本粒子结构的“夸克模型”、“层子模型”等，使40年代末诞生的基本粒子物理学（又称高能物理学）至今方兴未艾，成果累累。
    B、基石观点：达到物质不再可分的一个层次，即真正的基本粒子。如夸克模型。
    C、弦论观点：“粒子”可分，但得到的仍是与原先一样的“粒子”，只是数量更多了。如超弦/M理论和圈量子引力理论。
    李华钟先生认为：“夸克动力学的QCD模型同层子模型是哲学思想不同，物理思想也不相同的两条路线，层子模型没有接纳非阿贝尔规范场而未能取得突破性的成果。”层子模型研究论文绝大部分是“引入强子系统束缚态相对论性内部波函数，假设唯象参数，从一些简单的低能过程定出最简单的波函数参数，然后……计算了许多低能过程的衰变率，分支比和质量比等。有些结果与实验很接近，但没有成功发展出一套被大家认可的束缚态波函数满足的运动方程和计算方法……夸克动力学模型是静态夸克模型加上非阿贝尔规范场……层子模型是低能现象的动力学模型，层子动力学模型没有非阿贝尔规范场作为层子相互作用，因此与夸克的动力学QCD [量子色动力学] 没有共同的动力学因素。至于渐近自由是QCD的高能区行为，与层子模型所集中研究的束缚态行为是无交迭的两种物理。” 但当时在大家都不清楚怎样恰当处理束缚态场论的情况下，层子模型做出了有自己特色的探索，取得了一定程度的可喜成果，不失为一种有积极意义的尝试。层子模型的道路最终没能走通，这在科学研究中也是常事。从今天的学术环境回顾层子模型，可以说它体现了一种朴素的学风，一种值得推崇的创新意识和团队精神；同时也告诫人们，信仰和哲学不可以代替物理和物理思想。
    新中国到如今改革开放，有一个从举“红旗”到同时讲“求是”的继往开来的过程，例如当年我国层子模型搞实无限可分，是举“红旗”，现在科学院也承认弦论，是讲“求是”，在科学探索上两者都是历史的产物。对后来产生的负面效应，我们已采取了果断的措施。例如，气功本是我国古代流传下来的一种强身健体的锻炼方法，虽然包含了许多中医学原理，但同现代前沿高能科学的结合还有很长的实验与理论距离。但据说是受大力宣传“层子”的影响，从上世纪八十年代初我国出现的气功，不断有“气功师”提出“灵子”、“龙子”、“炁子”等类似“层子”的微轻粒子“外气”发放物理模型。当然我国也有气功师说：“气功是不能普及的！气功确实有神奇效果，但不能出现在每个人身上，普及气功只会劳民伤财！气功界鱼目混珠，气功在几千年的发展中，尚未形成真正的理论体系，传统文化的应用尚有难度！”
    美国科学家汉斯.R.派格斯说：强子革命大风暴“到1968年前后总算结束了”。因为像元素周期表一样，实验解答了问题。当然，类似元素周期表一旦得到共识，物质原子就有了定数和规范。不能因为你发现了“猪”，就有“猪原子”，发现了“牛”，就有“牛原子”，发现了“狗”，就有“狗原子”......所谓的“灵子”、“龙子”、“炁子”等，如果说有“猪原子”、“牛原子”、“狗原子”......类似“层子”，以百万、千万之众的“气功师”硬要进入科学殿堂，那么问题就可想而知。当然问题还远不只这点，据1999年有关文献报道：气功组织泛滥，仅在全国各级民政部门登记的气功类社会团体，据不完全统计就达1,760多个，涉及近百个气功功法；一些人打着气功健身的幌子搞愚昧迷信、诈骗钱财，甚至进行反政府、反人类、反科学的活动。所以民间科学和主流科学应有不同的功能和管理，尊重群众的信仰，并不等于不要规范、法制。
    3、桑蒂利从一位遵从主流的科学家，走向其学术地位并没有获得学术界主流的承认时，按其西方国家学术规范就自觉地退出主流科学家的行列。据陈一文先生说，美国科学评论家波珀的著作《量子理论和物理学中的学派∶从后记到科学发现的逻辑》〔1992〕中虽然写道∶ 桑蒂利属于行进在一条不同的路线上，并完全不是轻视在普朗克、爱因斯坦、波尔、玻恩、海森堡、德布罗意、薛定谔以及狄拉克等领导下所发现的量子力学，桑蒂利也非常欣赏这些人的工作，但是在他的研究途径中，把量子力学（桑蒂利称为原子力学）的无可争辩的应用领域与核力学和强子力学区分开，即没有新试验的证明，量子力学在核力学和强子力学中就不能认为是有效的，这是返回爱因斯坦曾有的并被两位非常伟大的物理学家海森堡和波尔所放弃了的现实主义和客观主义立场。其实，这是指爱因斯坦当的一回“马赫”，而是不波珀对桑蒂利及其科学思想和理论成就的极高评价。
    正如陈一文所说，理解强子力学出现的物理学发展背景，回顾世界物理科学一百多年来发展至今所遭遇的主要问题非常必要。桑蒂利所属“强子力学”概念依据的是，形成为“波包”状的粒子之间则可能处于两状态，相互之间有的一定距离的状态，这与薛定谔的量子力学方程的概念一致。而其中特有的“相互接触甚至相互重叠的状态”强子力学的状态，不但是传统薛定谔的量子力学方程概念中的困惑，而且“强子力学”的这种被视为“一定距离的＋接触／重叠的作用力”无法想象的“点”状粒子之间能够处于作用力的这种状态，早已被爱因斯坦、玻恩、海森堡、德布罗意、狄拉克等人研究过，而且现在已有孤立子波量子方程描述。
    那么当今与桑蒂利的强子力学相对的主流科学是什么呢？据在美国的沈致远先生透露, 美国超弦理论和圈量子引力论已成显学，占据一流大学物理系要津，几乎囊刮了这方面的研究经费，年轻的粒子物理学家如不做弦论，求职非常困难，资深的也难成为終身教授。因此，桑蒂利在美国退出主流，是事所必然。另据丘成桐先生透露，我国研究弦论的权威不过十多人，还赶不上韩国、日本和印度。应该说中国会接纳桑蒂利，但中国的主流并没有接纳桑蒂利，是因为他们还处在层子理论的回忆之中。
    4、其实，桑蒂利的“波包”强子与我国当年主流的层子模型，有异曲同工之处，所以也才有桑蒂利的支持者。例如我国有人评论量子引力和超弦时说：“ 用量子力学别说研究星系的结构，就是研究地球板块的形成也耽误事；量子力学只能用来研究原子范围大小的事情，宇宙学家之所以爱用量子力学研究宇宙的事，就是为了想要啥结论就能编出啥结论，量子力学研究宇宙是个死路，什么量子引力，什么超弦，统统见鬼去吧！”
    然而科学有真理，我们伟大的祖国、伟大的人民是追求真理的，在我国的科学爱好者中，早在弦理论1968年创立之前或后，就已经开始有站在自主创新的角度，用严格的数学推导和长篇的举证，分析后来的超弦/M理论和圈量子引力理论等类似的最新趋向发展，如相对独立推证的三旋理论就可与之既相互联系又相互印证。[/watermark]