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量子场论和量子力学关系范文1
关键词：空间；时间；质量；能量；科学技术
物理学是一门既古老又年轻的自然科学，它对现代科学技术的发展起着重要的作用。物理学和其他自然科学一样，是研究自然界中物质运动的客观规律的科学。细分起来物理学大致经过了四个发展阶段。
1 物理学的发展过程
1.1 宏观低速阶段
研究宏观低速的理论是牛顿力学，研究对象为宏观低速运动的物体。例如：汽车、火车的运动，地球卫星的发射。在牛顿力学中，牛顿认为：质量、时间、空间都是绝对的。也就是说，对于时间来讲不存在延长和收缩的问题，即时间是在一秒钟，一秒钟地或一个小时，一个小时地均匀流失。对于空间和质量来讲也不存在着变大或变小的问题。牛顿力学的三大定律，就是在这样的基础上建立的。
1.2 宏观高速阶段
研究宏观高速的理论是爱因斯坦的相对论力学，爱因斯坦在1905年发表了论文相对论力学。爱因斯坦认为空间、质量、时间都是相对的。并且找出了动质量和静质量之间的关系：其中m0为静质量；m为动质量。
1.3 微观低速阶段
其理论是薛定谔，海森堡两个创立的量子力学。研究对象为分子、原子、电子、粒子等肉眼所看不见的物质。
1.4 微观高速阶段
理论是量子场论，研究对象为宇宙射线，放射性元素。例如“镭”。量子场论就是粒子通过相互作用而被产生，湮灭或相互转化的规律。例如：通过对天外射线射向地球宇宙射线的研究发现“反粒子”，即电子的反粒子正电子。负电子与正电子相互作用湮没——转化为二个γ光子，例如“闪电”。
2 物理学与工程技术的关系
物理学与工程技术有着密切的关系，他们之间是相互促进共同发展的。我们平时常说科学技术，实际上科学和技术是两个不同的概念。科学解决理论问题，而技术解决实际问题。科学是发现自然界当中确实存在的事实，并且建立理论，把这些理论和现象联系起来。科学主要是探索未知，而技术是把科学取得的成果和理论应用于实际当中，从而解决实际问题。所以技术是在理论相对比较成熟的领域里边工作。科学与工程技术相互促进的模式主要有以下两种。
2.1 技术——物理——技术
例如：蒸汽机的发明和蒸汽机在工业当中的应用形成了第一次工业革命——热力学统计物理——蒸汽机效率的提高，内燃机，燃气轮机的发明。这一次主要是这样：由于蒸汽机的发明，在当初工业应用上，出现了很多应用技术的问题。例如蒸汽机发明的初期热效率很低，大概不到5%。这样，就对物理提出了很尖锐的问题。那就是热机的效率最高能达到多少？热机的效率有没有上限？上限是多少？再一个就是通过什么样的方式来提高热机的效率？由于这些问题就促进了物理学的发展，正是在这些问题解决的过程当中，逐渐形成和建立了热力学统计物理。而热力学统计物理很好地回答了提高热机效率的途径，以及提高热机效率的限度等等这些理论上的问题。
2.2 物理——技术——物理
例如：
①电磁学——发电机，电力电器，无线电通信技术——电磁学；电磁学从库仑定律的发现，以及法拉第发现电磁感应定律，直到1865年麦克斯韦建立电磁学基本理论，这些都是科学家在实验室里边逐渐形成的，这都是理论建立的过程，而这些理论应用于实际就发明了电动机、发电机等其它电器以及无线电通信技术，而这些实用技术的进一步发展又给电磁学提出来了许多需要解决的实际问题。正是这些问题的逐步解决，使得电磁学更加的完善和在理论上进一步得到了提高。
②量子力学，半导体物理——晶体管超级大规模集成电路技术，电子计算机技术，激光技术——量子力学，激光物理；量子力学是20世纪初期为了解决物理上的一些疑难问题而建立起来的一种理论，这种理论应用于解决晶体的问题就形成了半导体技术，而半导体技术的进一步发展就发明了大规模集成电路和超大规模集成电路，而超大规模集成电路的发明是产生电子计算机的主要物质基础，而正是由于电子计算机技术的发展又向量子力学提出了一些其他更加深刻需要解决的问题，而这些问题的解决就促进了量子力学的进一步发展和完善。
③狭义相对论，质能关系E=mc2， E=mc2——原子弹及核能的利用——核物理，粒子物理，高能物理；狭义相对论是20世纪初期爱因斯坦建立的一种理论，他是为了解决电磁学等其他物理学科上的一些经典物理当中理论上的一些不协调和不自恰这样一种矛盾而提出的一种理论，这种理论当中有一个很重要的理论结果，那就是质能关系E=mc2，E=mc2。而这种质能关系被我们称为打开核能宝库的钥匙，这一理论结果的应用直接导致了或者指导了核能的应用，而对于核能的进一步应用又提出了许多新的问题，而这些新问题的进一步解决使得理论更加完善而得到进一步提高，从而形成像核物理，粒子物理，以及高能物理等等，那么实际技术上问题的解决又进一步促进了物理学的发展。
3 结语
应该说物理和技术有着密切的联系，物理原理及理论的初创式开发和应用都形成了当时的高新技术，物理学仍然是当代高新技术的主要源泉。所有新技术的产生都在物理学中经历了长期酝酿。例如：1909年卢瑟福的粒子散射实验——40年后的核能利用；1917年爱因斯坦的受激发射理论——1960年第一台激光器的诞生等，整个信息技术的产生、发展，其硬件部分都是以物理学为基础的。
参考文献：
[1]张启仁.经典场论 [M] .北京 ：科学出版社 ，2003.
[2]井孝功.量子力学 [M] .哈尔滨 ：哈尔滨工业大学出版社，2004.
[3]关洪.空间：从相对论到 M理论的历史[M].北京 ：清华大学出版社 ，2004.
量子场论和量子力学关系范文2
关键词：基本粒子；标准模型；认识
一、基本粒子
首先我们介绍一下这一理论的基本“砖块”，即我们所在的世界的基本构成元素：基本粒子。在标准模型中，共有61种基本粒子，实验上已经证实存在的有60种。根据粒子的自旋――一种内禀的角动量，可以分为费米子和玻色子两类。费米子（fermion）是自旋为1/2的奇数倍的粒子的统称，包括以下两类：夸克和轻子。玻色子（boson）是自旋为1/2的偶数倍的粒子的统称，分为规范玻色子和Higgs玻色子两种。在SM中，夸克被视为强子的组成成分。强子是所有的受到强相互作用影响的亚原子粒子，包括重子和介子两类。为解释上世纪40年代以来发现的数百种强子的性质规律，物理学家默里・盖尔曼和乔治・茨威格于1964年各自独立提出了夸克模型，认为重子由三个夸克或三个反夸克组成，自旋总是1/2的奇数倍，即它们是费米子。它们包括人们比较熟悉的组成原子核的质子和中子以及一般鲜为人知的超子（比如Δ、Λ、Σ、Ξ和Ω），这些超子一般比核子重，而且寿命非常短。而介子由一对正反夸克组成，这一对夸克可以不同味，其自旋总是1/2的偶数倍。1934年，日本物理学家汤川秀树预测了介子的存在，用来作为核力的载体，还给出了这个介子的质量范围。1947年，英国的物理学家鲍威尔在宇宙射线中发现了一种粒子，带单位正电荷或负电荷，质量是电子的273倍，与核子有很强的相互作用，平均寿命2.60310×10-8秒，正是汤川秀树所预测的介子，叫做π介子。后来发现共有三种，分别带一个正负电荷和零电荷。
SM认为，电磁相互作用和弱相互作用来源于宇宙早期能量极高时的同一种相互作用，称为“电弱相互作用”。当宇宙能量降低到一定程度时，电弱相互作用的对称性出现自发破缺，传播电弱相互作用的媒介粒子一部分获得质量，力程变短，耦合常数变小，分化出弱相互作用；另一部分媒介粒子即光子，成为电磁相互作用媒介粒子，分化出电磁相互作用。按照这一思路，人们可以期望在更远的宇宙早期，宇宙能量更高时候，电弱相互作用与万有引力相互作用也是同一种相互作用，随着能量降低而出现了对称性的自发破缺从而分化出不同的相互作用。这一方面的工作当下还在进行中，并已经取得了一定的成果，人们对宇宙已经有了更新的认识。
二、理论工具
下面来简单介绍一下描述SM所用的数学理论工具。
SM中，由于涉及到高能物理过程，比如粒子对撞过程，会有粒子产生湮灭现象。处理这样的过程，描述微观粒子运动规律的量子力学理论就不能适用了。而且高能对撞的粒子对撞速度往往接近光速，所以理论工具必须具有相对论的性质。这些特点最终导致了量子场论进而规范场论的诞生。下面简单回顾一下理论的历史进展过程。
1925年，马克思・玻恩和帕斯卡・约当考虑量子跃迁所发出的光谱强度的计算问题，成为量子场论的发端。第二年，马克思・玻恩、沃纳・海森堡和帕斯卡・约当运用正则量子化的方法，获得了忽略极化和源项的自由电磁场的量子理论。1927年，保罗・狄拉克给出了这个问题的第一个自洽的解决方案，对当时人们唯一知道的经典场“电磁场”进行了量子化，物质的质量仅被视为场的平方项之系数，并不具备实质物理意义。同一年，约当将对场的正则量子化方法推广到量子力学中的波函数，并称之为二次量子化。1928年，约当和Eugene Wigner发现泡利不相容原理要求对电子场的量子化需要采用满足一定关系（反对易关系）的产生和湮灭算符。产生湮灭算符可以用来描述粒子的产生和湮灭过程。1954年，杨振宁和米尔斯提出杨-米尔斯理论（又称规范场理论），在应用于弱相互作用以及强相互作用研究时遇到困难：由于规范理论的规范对称性要求规范玻色子不能带有任何质量，这与实验中的观测结果并不符合。1961年，格拉肖提出弱电统一模型，但没有解决零质量规范粒子的困难。1964年，英国的科学家希格斯提出一种克服规范场粒子零静止质量困难的方法。他引入了一种标量粒子（后来被称为Higgs粒子），这种粒子的引入，使方程出现对称性的真空自发破缺，可以使与被破缺的规范对称性相对应的规范场获得静止质量。1967年，温伯格和萨拉姆在格拉肖弱电统一原始模型的基础上，发展和完备了弱电统一规范理论，在实验与理论的互进上取得丰硕成果，SM趋于成熟完备，“Standard Model”一词即是由温伯格首次提出使用。该理论以夸克模型为结构载体，在弱电统一理论以及量子色动力学（QCD）的基础上逐步建立和发展起来。格拉肖等人被称为标准模型的奠基人。一个基本观点是，在量子场论中，每一种粒子都对应有一个场存在，粒子被视为场的激发态。比如，对应光子，有电磁场，光子是电磁场的一个激发态。粒子之间的相互作用，比如对撞，由粒子场的耦合拉格朗日量来表示。数学表达出来，即是场与场的乘积。不同的粒子的耦合拉格朗日量有不同的对称变换性质。根据拉格朗日量求得粒子满足的运动方程后，可以得到粒子对撞产生的新的粒子的质量等性质。于是可以用于预言各种粒子对撞过程会发生的现象，同实验结果进行比较验证所猜测的拉格朗日量的正确与否。
三、取得的成就
标准模型的建立过程，也是理论与实验相互印证取舍的过程，理论预言的粒子不断被发现，证实了理论的成功之处。如今SM中除与引力作用有关的引力子之外的61种基本粒子中，只剩下Higgs粒子一种尚待确切证实。
四、标准模型面临的问题
标准模型仍然有许多疑难问题没有解决。在SM中，物质和反物质是对称的，但在已知的宇宙中，物质比反物质多很多。这一问题是SM无法回答的。SM没有对重力给出描述，也没能为宇宙开始时的宇宙膨胀找出一个机制。在SM中，中微子没有质量，理论假设宇宙中只有左旋中微子。如果中微子质量非零，它们的行进速度就会小于光速，理论上可以超越一颗中微子，以至可以选择一个令这颗中微子运动方向颠倒而自旋不变的参考系，导致它变为右旋。物理学家为此修定标准模型，加入更多自由参数以准许中微子带质量。新模型仍叫标准模型。在宇宙学中，暗物质、暗能量一直是个巨大的谜团，SM无法解决这一疑难。于是，对SM做出修正势所必然。在众多SM的扩展中，超对称理论应者众多。它提出SM中的每一种基本粒子都有一个大质量、超对称的伙伴。超对称粒子被视为暗物质的一个来源。目前，世界上许多的小组正在这一领域攻坚克难。
五、评述
在粒子物理的学习研究过程中，我们被告知SM只是一个唯象的理论，也就是它只关注实验中出现的现象，发展理论来做出解释以及预言。比如，对于新粒子的存在预言，理论中可以给出其质量、自旋、荷电等性质，但它无法给出粒子的产生原因以及产生过程的详尽描述。我们说，它不是一个最基础的理论，但可以有助于我们对粒子、对于场有更基础的、更本质的理解。此外，精细结构常数仍然是个未解之谜，SM对此无能为力，这一切也说明了SM不是一个最终的可以回答所有关于宇宙的疑问的理论。在认识世界本原的道路上，我们仍然大有可为。
参考文献：
[1]W.N.Cottingham.粒子物理学标准模型导论[M].北京：世界图书出版公司，2010.
[2]张肇西.粒子物理标准模型[J].物理教学，1999，（09）.
量子场论和量子力学关系范文3
二十世纪即将结，二十一世纪即将来临，二十世纪是光辉灿烂的一个世纪，是个类社会发展最迅速的一个世纪，是科学技术发展最迅速的一个世纪，也是物理学发展最迅速的一个世纪。在这一百年中发生了物理学革命，建立了相对信纸和量子力学，完成了从经典物理学到现代物理学的转变。在二十世纪二、三十年代以后，现代物理学在深度和广度上有了进一步的蓬勃发展，产生了一系列的新学科的交叉学科、边缘学科，人类对物质世界的规律有了更深刻的认识，物理学理论达到了一个新高度，现代物理学达到了成熟的阶段。
在此世纪之交的时候，人们自然想展望一下二十一世纪物理学的发展前景，探索今后物理学发展的方向。我想谈一谈我对这个问题的一些看法和观点。首先，我们来回顾一下上一个世纪之交物理学发展的情况，把当前的情况与一百年前的情况作比较对于探索二十一世纪物理学发展的方向是很有帮助的。
一、历史的回顾
十九世纪末二十世纪初，经典物物学的各个分支学科均发展到了完善、成熟的阶段，随着热力学和统计力学的建立以及麦克斯韦电磁场理论的建立，经典物理学达到了它的顶峰，当时人们以系统的形式描绘出一幅物理世界的清晰、完整的图画，几乎能完美地解释所有已经观察到的物理现象。由于经典物理学的巨大成就，当时不少物理学家产生了这样一种思想：认为物理学的大厦已经建成，物理学的发展基本上已经完成，人们对物理世界的解释已经达到了终点。物理学的一些基本的、原则的问题都已经解决，剩下来的只是进一步精确化的问题，即在一些细节上作一些补充和修正，使已知公式中的各个常数测得更精确一些。
然而，在十九世纪末二十世纪初，正当物理学家在庆贺物理学大厦落成之际，科学实验却发现了许多经典物理学无法解释的事实。首先是世纪之交物理学的三大发现：电子、X射线和放射性现象的发现。其次是经典物理学的万里晴空中出现了两朵“乌云”：“以太漂移”的“零结果”和黑体辐射的“紫外灾难”。[1]这些实验结果与经典物理学的基本概念及基本理论有尖锐的矛盾，经典物理学的传统观念受到巨大的冲击，经典物理发生了“严重的危机”。由此引起了物理学的一场伟大的革命。爱因斯坦创立了相对论；海林堡、薛定谔等一群科学家创立了量子力学。现代物理学诞生了！
把物理学发展的现状与上一个世纪之交的情况作比较，可以看到两者之间有相似之外，也有不同之处。
在相对论和量子力学建立起来以后，现代物理学经过七十多年的发展，已经达到了成熟的阶段。人类对物质世界规律的认识达到了空前的高度，用现有的理论几乎能够很好地解释现在已知的一切物理现象。可以说，现代物理学的大厦已经建成。在这一点上，目前有情况与上一个世纪之交的情况很相似。因此，有少数物理学家认为今后物理学不会有革命性的进展了，物理学的根本性的问题、原则问题都已经解决了，今后能做到的只是在现有理论的基础上在深度和广度两方面发展现代物理学，对现有的理论作一些补充和修正。然而，由于有了一百年前的历史经验，多数物理学家并不赞成这种观点，他们相信物理学迟早会有突破性的发展。另一方面，虽然在微观世界和宇宙学领域中有一些物理现象是现代物理学的理论不能很好地解释的，但是这些矛盾并不是严重到了非要彻底改造现有理认纱可的程度。在这方面，目前的情况与上一个世纪之交的情况不同。在上一个世纪之交，经典物理学发生了“严重的危机”；而在本世纪之交，现代物理学并无“危机”。因此，我认为目前发生现代物理学革命的条件似乎尚不成熟。
虽然在微观世界和宇宙学领域中有一些物理现象是现代物理学的理论不能很好地解释的，但是这些矛盾并不是严重到了非要彻底改造现有理认纱可的程度。在这方面，目前的情况与上一个世纪之交的情况不同。在上一个世纪之交，经典物理学发生了“严重的危机”；而在本世纪之交，现代物理学并无“危机”。因此，我认为目前发生现代物理学革命的条件似乎尚不成熟。客观物质世界是分层次的。一般说来，每个层次中的体系都由大量的小体系（属于下一个层次）构成。从一定意义上说，宏观与微观是相对的，宏观体系由大量的微观系统构成。物质世界从微观到宏观分成很多层次。物理学研究的目的包括：探索各层次的运动规律和探索各层次间的联系。
回顾二十世纪物理学的发展，是在三个方向上前进的。在二十一世纪，物理学也将在这三个方向上继续向前发展。
1）在微观方向上深入下去。在这个方向上，我们已经了解了原子核的结构，发现了大量的基本粒子及其运规律，建立了核物理学和粒子物理学，认识到强子是由夸克构成的。今后可能会有新的进展。但如果要探索更深层次的现象，必须有更强大得多的加速器，而这是非常艰巨的任务，所以我认为近期内在这个方向上难以有突破性的进展。
2）在宏观方向上拓展开去。1948年美国的伽莫夫提出“大爆炸”理论，当时并未引起重视。1965年美国的彭齐亚斯和威尔逊观测到宇宙背景辐射，再加上其他的观测结果，为“大爆炸”理论提供了有力的证据，从此“大爆炸”理论得到广泛的支持，1981年日本的佐藤胜彦和美国的古斯同时提出暴胀理论。八十年代以后，英国的霍金[2,3]等人开始论述宇宙的创生，认为宇宙从“无”诞生，今后在这个方向上将会继续有所发展。从根本上来说，现代宇宙学的继续发展有赖于向广漠的宇宙更遥远处观测的新结果，这需要人类制造出比哈勃望远镜性能更优越得多的、各个波段的太空天文望远镜，这是很艰巨的任务。
我个人对于近年来提出的宇宙创生学说是不太信的，并且认为“大爆炸”理论只是对宇宙的一个近似的描述。因为现在的宇宙学研究的只是我们能观测到的范围以内的“宇宙”，而我相信宇宙是无限的，在我们这个“宇宙”以外还有无数个“宇宙”，这些宇宙不是互不相干、各自孤立的，而是互相有影响、有作用的。现代宇宙学只研究我们这个“宇宙”，当然只能得到近似的结果，把他们的延伸到“宇宙”创生了初及遥远的未来，则失误更大。
3）深入探索各层次间的联系。
这正是统计物理学研究的主要内容。二十世纪在这方面取得了巨大的成就，先是非平衡态统计物理学有了得大的发展，然后建立了“耗散结构”理论、协同论和突变论，接着混沌论和分形论相继发展起来了。近年来把这些分支学科都纳入非线性科学的范畴。相信在二十一世纪非线性科学的发展有广阔的前景。
上述的物理学的发展依然现代物理学现有的基本理论的框架内。在下个世纪，物理学的基本理论应该怎样发展呢？有一些物理学家在追求“超统一理论”。在这方面，起初是爱因斯坦、海森堡等天才科学家努力探索“统一场论”；直到1967、1968年，美国的温伯格和巴基斯坦的萨拉姆提出统一电磁力和弱力的“电弱理论”；目前有一些物理学家正在探索加上强力的“大统一理论”以及再加上引力把四种力都统一起来的“超统一理论”，他们的探索能否成功尚未定论。
爱因斯坦当初探索“统一场论”是基于他的“物理世界统一性”的思想[4]，但是他努力探索了三十年，最终没有成功。我对此有不同的观点，根据辩证唯物主义的基本原理，我认为“物质世界是既统一，又多样化的”。且莫论追求“超统一理论”能否成功，即便此理论完成了，它也不是物理学发展的终点。因为“在绝对的总的宇宙发展过程中，各个具体过程的发展都是相对的，因而在绝对真理的长河中，人们对于在各个一定发展阶段上的具体过程的认识只具有相对的真理性。无数相对的真理之总和，就是绝对的真理。”“人们在实践中对于真理的认识也就永远没有完结。”[5]
现代物理学的革命将怎样发生呢？我认为可能有两个方面值得考试：
1）客观世界可能不是只有四种力。第五、第六……种力究竟何在呢？现在我们不知道。我的直觉是：将来最早发现的第五种力可能存在于生命现象中。物质构成了生命体之后，其运动和变化实在太奥妙了，我们没有认识的问题实在太多了，我们今天对于生命科学的认识犹如亚里斯多德时代的人们对于物理学的认识，因此在这方面取得突破性的进展是很可能的。我认为，物理学业与生命科学的交叉点是二十一世纪物理学发展的方向之一，与此有关的最关于复杂性研究的非线性科学的发展。
2）现代物理学理论也只是相对真理，而不是绝对真理。应该通过审思现代物理学理论基础的不完善性来探寻现代物理学革命的突破口，在下一节中将介绍我的观点。
三、现代物理学的理论基础是完美的吗？
相对论和量子力学是现代物理学的两大支柱，这两大支柱的理论基础是否十全十美的
呢？我们来审思一下这个问题。
1）对相对论的审思
当年爱因斯坦就是从关于光速和关于时间要领的思考开始，创立了狭义相对论[1]。我们今天探寻现代物理学革命的突破口，也应该从重新审思时空的概念入手。爱因劳动保护坦创立狭义相对论是从讲座惯性系中不同地点的两个“事件”的同时性开始的[4]，他规定用光信号校正不同地点的两个时钟来定义“同时”，这样就很自然地导出了洛仑兹变换，进一步导致一个四维时空（x，y，z，ict）（c是光速）。为什么爱因劳动保护担提出用光信号来校正时钟，而不用别的信号呢？在他的论文中没有说明这个问题，其实这是有深刻含意的。
时间、空间是物质运动的表现形式，不能脱离物理质运动谈论时间、空间，在定义时空时应该说明是关于什么运动的时空。现代物理学认为超距作用是不存在的，A处发生的“事件”影响B处的“事件”必须通过一定的场传递过去，传递需要一定的时间，时间、空间的定义与这个传递速度是密切相关的。如果这种场是电磁场，则电磁相互作用传递的速度就是光速。因此，爱因斯坦定义的时空实际上是关于由电磁相互作用引起的物质运动的时空，适用于描述这种运动。
爱因斯坦把他定义的时间应用于所有的物质运动，实际上就暗含了这样的假设：引力相互作用的传递速度也是光速c.但是引力相互作用是否也是以光速传递的呢？令引力相互作用的传递速度为c＇。至今为止，并无实验事实证明c＇等于c。爱因斯坦因他的“物质世界统一性”的世界观而在实际上假定了c=c＇。我持有“物质世界既统一，又多样化的”以观点，再加之电磁力和引力的强度在数量级上相差太多，因此我相相信c＇可能不等于c。工样，关于由电磁力引起的物质运动的四维时空（x，y，z，ict）和关于由引力引起的运动的时空（x＇，y＇，z＇，ic＇t＇）是不同的。如果研究的问题只涉及一种相互作用，则按照现在的理论建立起来的运动方程的形式不变。例如，爱因斯坦引力场方程的形式不变，只需把常数c改为c＇。如果研究的问题涉及两种相互作用，则需要建立新的理论。不过，首要的事情是由实验事实来判断c＇和c是否相等；如果不相等，需要导出c＇的数值。
我在二十多年前开始形成上述观点，当时测量引力波是众所瞩目的一个热点，我曾对那些实验寄予厚望，希望能从实验结果推算出c＇是否等于c。令人遗憾的是，经过长斯的努力引引力波实验没有获得肯定的结果，随后这项工作冷下去了。根据爱国斯坦理论预言的引力波是微弱的，如果在现代实验技术能够达到的测量灵敏度和准确度之下，这样弱的引力波应该能够探测到的话，长期的实验得不到肯定的结果似乎暗示了害因斯坦理论的缺点。应该从c＇可能不等于c这个角度来考虑问题，如果c＇和c有较大的差异，则可能导出引力波的强度比根据爱因劳动保护坦理论预言的强度弱得多的结果。
弱力、强力与引力、电磁力有本质的不同，前两者是短程力，后两者是长程力。不同的相互作用是通过传递不同的媒介粒子而实现的。引力相互作用的传递者是引力子；电磁相互作用的传递者是光子；弱相互作用的传递者是规范粒子（光子除外）；强相互作用的传递者是介子。引力子和光子的静质量为零，按照爱因斯坦的理论，引力相互作用和电磁相互作用的传递速度都是光速。并且与传递粒子的静质量和能量有关，因而其传递速度是多种多样的。
在研究由弱或强相互作用引起的物质运动时，定义惯性系中不同的地点的两个“事件”的“同时”，是否应该用弱力或强力信号取代光信号呢？我对核物理学和粒子物理学是外行，不想贸然回答这个问题。如果应该用弱力或强力信号取代光信号，那么关于由弱力或强力引起的物质运动的时空和关于由电磁力引起的运动的时空（x，y，z，ict）及关于由引力引起的运动的时空（x＇，y＇，z＇，ic＇t＇）
有很大的不同。设弱或强相互作用的传递速度为c＇＇，c＇＇不是常数，而是可变的，则关于由弱或强力引起的运动的时空为（x＇＇，y＇＇，z＇＇，Ic＇＇t＇＇），时间t＇＇和空间（x＇＇，y＇＇，z＇＇）将是c＇的函数。然而，很可能应该这样来考虑问题：关于由弱力引起的运动的时空，在定义中应该以规范粒子的静质量取作零时的速度c1取代光速c。由于“电弱理论”把弱力和电磁力统一起来了，因此有可能c1=c，则关于由弱力引起的运动的时空和关于由电磁力引起的运动的时空是相同的，同为（x，y，z，ict）。关于由强力引起的运动的时空，在定义中应该以介子的静质量取作零（在理论上取作零，在实际上没有静质量为零的介子）时的速度c＇＇取代光速c，c＇＇可能不等于c。则关于由强力引起的运动的时空（x＇＇，y＇＇，z＇＇，Ic＇＇t＇＇）不同于（x，y，z，ict）或（x＇，y＇，z＇，ic＇t＇）。无论上述两种考虑中哪一种是对的，整个物质世界的时空将是高于四维的多维时空。对于由短程力（或只是强力）引起的物质运动，如果时空有了新的一义，就需要建立新的理论，也就是说需要建立新的量子场论、新的核物理学和新的粒子物理学等。如果研究的问题既清及长程力，又涉及短程力（尤其是强力），则更需要建立新的理论。
1）对量子力学的审思
从量子力学发展到量子场论的时候，遇到了“发散困难”[6]。1946——1949年间，日本的朝永振一郎、美国的费曼和施温格提出“重整化”方法，克服了“发散困难”。但是“重整化”理论仍然存在着逻辑上的缺陷，并没有彻底克服这一困难。“发散困难”的一个基本原因是粒子的“固有”能量（静止能量）与运动能量、相互作用能量合在一起计算[6]，这与德布罗意波在υ=0时的异性。
现在我陷入一个两难的处境：如果采用传统的德布罗意关系，就只得接受不合理的德布罗意波奇异性；如果采纳修正的德布罗意关系，就必须面对使新的理论满足相对论协变性的难题。是否有解决问题的其他途径呢？我认为这个问题或许还与时间、空间的定义有关。现在的量子力学理论中时宽人的定义实质上依然是决定论的定义，而不确定原理是微观世界的一条基本规律，所以时间、空间都不是严格确定的，决定论的时空要领不再适用。在时间或空间的间隔非常小的时候，描写事情顺序的“前”、“后”概念将失去意义。此外，在重新定义时空时还应考虑相关的物质运动的类别。模糊数学已经发展得相当成熟了，把这个数学工具用到微观世界时空的定义中去可能是很值得一试的。
1）在二十一世纪物理学将在三个方向上继续向前发展（1）在微观方向上深入下去；（2）在宏观方向上拓展开去；（3）深入探索各层次间的联系，进一步发展非线性科学。
2）可能应该从两方面去控寻现代物理学革命的突破口。（1）发现客观世界中已知的四种力以外的其他力；（2）通过审思相对论和量子力学的理论基础，重新定义时间、空间，建立新的理论
量子场论和量子力学关系范文4
建筑遗产不应当仅仅聚焦于实存的物所具有的物性之上，我们是否可以从物理学的“场”与“场论”中得到一些提示，把“相互作用及其连续性”的观点引入建筑遗产保护领域，以“非实体主义”和“非决定论”的基本理论为参照系，在建筑遗产保护领域求得新的回应。模拟理论物理学的“大统一场论”，以不割裂建筑的多向维度实在性为前提，从时空整体变化中，寻找一种凝聚历史建筑价值的“力”，从而为保护实践找到根据，建构一个“建筑遗产场的场论”。
同样，由此出发此牵涉到存在论中的“在场”，并最终在精神的层面上给予建筑场所新的诠释，为建筑遗产保护提供认识论上的依据。
【关键词】 场论 在场 场所精神
“场”（field），最早是一个由理论物理学界提出的物理学范畴。在物理世界里，物理现象和物理事件组成的“场”成为诸多物理事象依存的场所，对于各种物理“场”的深入研究，形成了名目繁多的“场论”。它主要着力于研究物理事象的连续性与生存性，将整个物理世界的图景进行统一，并从时空一统的角度去研究物理世界的存在特性。
“场”与“粒子”是统一的物理事象的两种基本形态。“场”是对物理世界连续特性的说明，“粒子”从微观角度标识了实体世界的存在特性。有关物理场的理论模型称为“场论”。不同类型的场论是关于相应物理场的性质、相互作用与运动过程的理论。 各种场论的共同之处在于，强调物理场中“力”之间的相互作用，或者与“力”有关的物理事象之间的相互作用，以及这类相互作用关系的连续性或连续过程。通过物理学“场论”的界定，凸显出了“物理场”的两个最主要的特性：一是“相互作用”，二是相互作用的“连续性”。
从宏观的角度来看，以建筑为中心所形成的空间场所，理应包含在物理“场”中。物理世界研究的物质性内容比较宽泛，从宏观的宇宙到微观的粒子，无所不包。建筑仅仅只是其宏观对象中有限的一部分，从这个角度来讲，建筑的生成发展理应符合物理场所具有的一些规律。我们可以这样比较，将建筑以及周围的环境所蕴涵的全体内容看作是一个“场”，那么，它的“粒子”项则可以对应于我们可辨的建筑物，或亭台楼阁，或小品布景，这个可以作为粒子生成的第一个层级。再往下看，我们还可以这样分，单个的建筑实体如果作为一个“场”，那么，其中的构件则可归纳在第二个层级的“粒子”项中，以此还可以不断再往下细分……从这个意义上讲，建筑遗产所能够形成的物质层面上的场可以被清楚认识，我们不妨把这样场称为建筑遗产的“硬质场”。
既然符合“场”所给定的要求，那么，“场”最主要的两个特性“相互作用”和“连续性”在“硬质场”所具有的规律也应同时具备。这点可以从建筑技术上给予回答。不论是当代建筑还是历史建筑，相地、构思、筑基、垒砌这样一个程序都体现出了“相互作用”的特性，地势地质的好坏影响设计的布局，设计的方案决定筑基的类型，筑基的方式又决定垒砌的用料和进程。这样的前后承接往往是建造过程相关性的体现。在物理场中，“相互作用”不单单指对偶的、对应的或对立的二极之间的相互作用，多元之间、多维之间或多极之间的交互作用往往形成一张关系网。那么，回观建筑群存在的基础，往往并不会单一设计施工，它们之间也会互有牵连，一毁则数损。为此，从古建保护的方法上来看，对于保护性维修则更需要考虑同时、普遍的做法，基础和主要承重维护结构需要整体性地加固整合，这样才能够有比较好的收效。同样，建造过程也是一个连续的过程，设计的连续性，建造的连续性，留存的连续性……“物理场”中的“连续性”体现在同类型的“力”之间或同类型的物理事象之间相互作用的连续性，包含着“作用关系”的连续性和“作用过程”的连续性，是一个平行和纵深拓展双向发展的连续作用过程。实际寓于建筑“硬质场”中的空间和时间的连续生存特性，也是建筑及其周围场所本质的表现。在一个建筑遗迹中区分年代断裂的痕迹并不十分困难，很大程度的原因在于，一旦建筑发生了毁坏，重建之后的建筑及其环境的纵向时间连续信息就会丢失，这是用任何方法都无法弥补的。同时，横向的空间连续性也会遭到影响。这与技术本身并没有太大关系，因为修建本身也是对连续性的破坏，一块砖一片瓦的更换都是对记忆信息的更新，是不可能完整无缺的。所以，从这个角度来看，或许整体性的更新重建是另一种意义上的破坏。“相互作用”和“连续性”证明了建筑所具有的“硬质场”在物理意义中的存在。
可是，建筑是不是只停留在“硬质场”的意义上来获得生存，“场”与“粒子”会不会只是在我们肉眼能够看到的那些物性的关系中才有意义？事实并非如此。建筑区别于一般的物理事象，并不能理解为机械的空间和先验理念的重复模画，它具有精神生存的涵义。如果单只作为功能空间的物质性展现，强烈的虚无感将会把没有延续性的生命窒息在永远超不出的三维空间里，后果便是随处可见的穿行于冰冷的空间里的漠然身影和脱离了空间的无意义的时间。于是，建筑场必须强调超越主体和客体世界二元对立的可能性，从思考的角度去构建一个属于建筑及其场所特有的精神场，我们姑且将其称为建筑遗产的“软质场”。
在“软质场”中，“场”的意义被模糊化了，我们不再可以看到一种实存的关系，更无法将这样的关系进行定性甚至定量的分析。有的只是一些对于存在的主观体验和对于场所的精神把握。 “场”的概念体现于存在之中。这里，存在不是单纯的实体性的在，它依附于一种关系，而这种关系是存在者所给予的，因此存在者不再绝对，每一个存在者都将存在于另一个存在者的存在之中，存在便是“在存在者之中的存在” 。建筑遗产“场”的特性，充分体现在了主体感受（即人们心灵空间对建筑空间环境的习得）与客观存在 （即建筑物的实在表达）的相互关照之中。每一个存在者的在场，对应于客观存在的活动，都在时间与空间的点上留下痕迹，那么，对每一个在场的提取与整合，就构成了整个“软质场”的“相互作用”与“连续性”的特征。这里，在场作为一个个片段的提示，使得人与建筑共生,建筑不再有不同的类型，只有不同的场景。个人存在是在场的根基，“存在不是物，存在也不在时间中。可是，存在仍然通过时间，通过时间性的东西被规定为在场，规定为当前。” 于是，每一个“当前”，集合空间与时间来表现，被赋予不同的场景需要以不同的解决方法，借以满足人们不同精神层面的需要。这样，每一个在场在它所属有的特定时空中就有了类似物理场中的“粒子”的身份。最终，在精神的层面里我们便求得了“粒子”与“场”的新的意义。
在这个意义上，物理场论中的“非实体主义”理论给了我们新的视角去理解建筑场的构成特性。在物理学中，“非实体主义”来源于引力场 概念的引入。20世纪初，爱因斯坦将“场”的概念带入牛顿的引力理论，创立了广义相对论及有关引力相互作用的引力场理论，去除了原初物理学界对于“以太 ”存在的假设,后人由此推演出了“场”的非实体性。因此，这里的“场”具有形而上的特点 ，只是一组连续相互作用的集合。它自身并不是真实主体，不具有主词表述的唯一性，因此不是亚里士多德所指的“第一实体”，不可以凌驾于相互作用的连续性之上而存在。它一定要存在于各种物理事象相互作用的关系之中，并在这里得到反映。由此回观建筑以及环境所构成的场，非物质性的“软质场”并不具有直观的特点，它所包含的内容大多与人们的精神生活有关，是某一时空里人与建筑关系的反映，在这个反映里，“场”的概念得到强化。“场”成为一种记忆，留有文化的、民俗的、传统的、习惯的印记，并且在每一个在场状态中，这样的印记都有不同的表现，给人们不一样的体验。所以，往往走在某一个历史建筑遗迹中的人会有这样的感觉，一天里的每一个时刻，建筑都会给他不同的领悟，或欣喜或感伤，如果有幸再将时间放大到一年甚至数年，这样的体会又将会迥然相异。这种主体干预性给了“场”真实的背景。“场”不再是单单具有纯粹的三维空间特征的场所，而是集“天、地、人、神”四元为一体，以时间作为参照的多元化特质的存在。在存在意义上“场”被一种独立的精神所反映，这就是通常所说的场所精神。因此，为了保证被附加了场所精神的非实体性“场”能够完整地保留下去，我们便不可以对建筑遗产进行无节制保护，重建固然是不可取的方法（信息丢失的严重性前文提及，这里不再赘述），保护和局部性的修缮也要加以关注，尽量不要破坏那些赋予“场”以场所精神的物质载体。适当的时候是否可以考虑有重点的避开建筑物及其构件可见部分的修缮，更多关注从它们内部去加固整修，从而保证这些相互作用的连续性得以延续？如果一定要影响建筑原本表面的特性，进而打破原本场所精神的体现，那么又能否选择放弃？或许这样才是对建筑遗产最诚恳的态度。
既然“非实体主义”命题的有效性得到认可，那么，从这个命题中很自然可以导出“非决定论”这样一个理论。这是科学研究中的基本规律。本世纪初“量子场论”的诞生给了“非决定论”以理论支持。量子场论将场中的力学系统量子化，其直接理论来源于量子力学中的“互补原理”（玻尔）、“测不准原理”（海森堡）等等，并且由此引发了著名论题为“上帝掷不掷骰子 ”的EPR论战。将带有决定论色彩的因果关系理论置换成非决定论模式的概率理论，这是量子场论提出的革命性的命题。因果范畴历来是传统大陆哲学的重要范畴，无论是亚里士多德的“十范畴”，还是康德的“十二范畴”，都将其置于首要位置，而如今的“概率性”和“非必然性”的提出则是对传统哲学巨大的挑战。再回头联系建筑遗产的状况，我们可以清楚地看到，所有保护修缮的理论都是寓于一个因果联系的范畴之中的，这本身没有什么问题。对于建筑遗产的保护，我们首先要去寻找保护的理论支持，从现状的分析、现场的调查到资料的收集，都为我们着手工作提供了方便。我们还要寻找保护技术的理论依据，包括结构的、材料的等等。所有的这些都带有“决定论”性质，我们要为每一个建筑遗产的保护修缮找到充足的理由，这都是确定不移的。但是从另一个角度来说，建筑遗产中存在很多非实体性因素，这些因素是非决定性的，这在我们的一些保护工作中可以体现出来，资料的收集和现场的调查，往往需要求助于一些记忆的信息，书面的或者口头的，无论什么都不具有确定性，这只是主体对于每一个在场状态的个体还原。作为建筑的存在者必须依附于处于认知经验中主体地位的人本身的存在而存在，所以人的主体性往往掩蔽了建筑本身。那么，面对这些“非决定论”的建筑遗产的“场”，我们又该如何把握？无限度地追究不确定背后地真实性？这个方法也许不可取，因为我们并不知道将要面临的困难有多少。那么放任自流？这也不是一个好的态度。或许我们应该采取的是一种“非决定性”的态度，将各种“非必然性”的状态平等对待，并且不去比较它们谁更准确性谁更优先，在实施保护的时候将每一个可能性都给予留存的空间，让每一个场景都保留着再现的机会。让“非决定论”的“场”不作出任何决定或许更加有利，这也留给了建筑遗产的“软质场”更多的存在空间。
建筑遗产的“软质场”所具有后两个特征是“硬质场”所不具有的。因此，如何统一二者成为现在面临的问题。纵观上面所提到的物理“场”的概念与特征，感觉也是割裂的，对应于宏观和微观的自然界，存在的四种相互作用似乎不能被相提并论。从诞生场论至今，物理学界先后经历了电—引统一场，电—弱统—场，电—弱—强统一场的实现过程，如今又在进行统一四作用力场的努力，试图建立一个 “大统一场论”并形成一套普遍适用的“相互作用及其连续性”的规律。那么，我们是不是也可以将建筑遗产中的“硬质场”与“软质场”不再作泾渭分明的区别，也融合构建一个“建筑遗产场的场论”？这样一个统一的场将不再去关注各种事象、价值、经验之间的相互关联，而是将焦点集中在对于各种有关建筑遗产保护的“客体理论”的“相互作用的连续性”之中。就像统一场论将产生所有宇宙自然力的原因归于空间的叠加一样，我们也可以将建筑遗产的保护归纳为各种保护理论的有序叠加。各种建筑遗产的“软质场”和“硬质场”构成保护的理论依据，也就是最低层级；然后每一个这样的“理论依据”构成了最终的建筑遗产的统一场。在这个“场”里，我们可以找到有关建筑遗产保护的普适的规则，技术性的、历史性的、政策性的，最终对建筑遗产中物质和精神的东西清晰把握。
建筑遗产中的“场”有着自己独有的位置，包容在哲学的“场”里，并与物理“场”相融相异。我们取得的关于建筑遗产的“场”的所有信息都提示我们关注建筑各向维度里的存在特性，并且我们要使之在与其它“场”的比较中得到更好的生存。使每一个面对建筑遗产的人都能够最大化理解它们的存在，这是建筑遗产中“场”所应具有的最优效应。
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量子场论和量子力学关系范文5
我国的中医药学在经历了一个多世纪的风雨飘摇之后，其独特的整体协调、辨证施治等思维方式和治则治法依然保持了不朽的魅力。任何一种理论形态、思维方式的生成都不是空穴来风，都会有其生成的土壤、阳光和水分。中医药学的科学研究传统是在中国博大精深的东方古文化背景的土壤中形成的，也是东方文化中孕育出的最为璀璨的一颗明珠。中医药学的发展见证了中国特定时代人类的认识能力和社会的变迁。随着科学进步和社会的发展，西方科学进入后现代时代，映射出向东方回归的痕迹，后现代主义哲学思想与中医药学哲学思想有着深深的默契，后现代医学也与中医药学存在明显的暗合。可以说，后现代科学的脚步正是使中医药学感受到强烈共振的空谷足音，它预示着中医药学将在21世纪与后现代化邂逅。这些都说明，中医药学传统文化中蕴涵着大量的科学合理性和现实启发性，其优势必须保持。
1 中医药传统科学文化中蕴涵着大量现代科学思想
1.1 系统论思想尽管近代的系统方法是从20世纪40年展起来的，但一些朴素的系统思想却早在二三千年前就在东方出现了。中国古代存在着典型的有机整体观念，早在公元前一千多年前就形成了朴素的整体系统观。如在我国最早的著作《易经》和“洪范”中就提出了“八卦”(天、地、雷、火、风、泽、水、山)、“五行”(金、木、水、火、土)说。八卦说把世界看作为一个由基本要素组成的系统整体，以代表天地的乾坤二卦作为起始形成八卦，八卦重叠形成六十四卦，从而形成了概括天地间万事万物的世界体系。而且《易经》还把世界看作由基本矛盾关系所规定的层次系统整体，是一个动态的循环演化的系统整体。同样五行说也是将世界看作是由五种基本要素金木水火土组成的系统整体，这五种要素彼此相生相克形成不同层次的系统结构，从而构成一个复杂的大系统。所以这些理论基本上都是将最基本的物质元素看作是组成世界万物的基本元素，而整个世界无非是由这些元素组成的整体系统，它们之间相生相克，使得整个世界不断循环演化，形成不同层次不同内容的系统整体。公元前五百多年，以老子为创始人的道家对系统提出了精辟的看法，在其经典著作《老子》、《荀子》等著作中提出的“有无”“阴阳”学说用一些更抽象的范畴，如有与无、一与二、始与终、阴与阳等对立统一的关系来表达自然界的统一性。它们认为“道”是事物之本源，又是事物的法则。天、地、人都是道的产物，它们具有统一性。道是天、地、人的主体，也是天地人运动必须遵守的规律和行动法则，认为世界的起源于“无生道，道生一，一生二，二生三，三生无穷”。
植根于中国古代文化土壤中的中国古代医学思想同样包含有丰富的系统观念。《黄帝内经》中人体被看作一个和谐的有机整体，并进一步被看作是自然界的一部分，因此人的养生规律是与外界自然环境密切相关的，故有“天人相应”的医疗原则，主张把生理现象与自然现象相联系，提倡整体辨证施治的观点。
中医药学的这种观点受到国际上系统科学家的高度重视。当代著名系统科学家，耗散结构理论的创始人普利高津(Prigaogine)曾说：“我们正是站在一个新的综合、新的自然观的起点上。也许我们最终有可能把强调定量描述的西方传统和着限于自发组织世界的中国传统结合起来”［1］。
中医的诊断方法中依然蕴涵着大量的系统论思想，中医的诊断包括四诊和辨证，四诊除通过望、闻、问、切外，还包括参考病人的社会心理状况、体质状况以及自然环境状况等信息，对病因、病位和病机做出明确判断。辨证是以一定的经验（包括理论）为基础的信息加工、分析和处理的过程，辨证既是对四诊资料的处理，又反作用于四诊技术的运用，同时还受治疗结果的反馈，并不断完善和更新。中医药学的治疗方法包括药物治疗和非药物治疗两种，药物治疗的方法是针对证候组方遣药，非药物治疗也同时针对证候或病因，选择针灸、推拿或心理、音乐等来治疗。其治疗思路整理如图1。
1.2 演化论思想中国古代演化观主要表现在阴阳学说、五行说、太极图等学说之中。大多都是将万物的演化描述成为一个相生相克、连锁轮回的变化链条，其变化在一个闭合的回圈中进行，而始点最后又变成了终点。中医药学思维活动是动态的过程，通过人的机体在自然状态下的动态描述，去反映出症状或生理现象的表现，如临床中获得的脉象、病人的面色、舌体形状。中医药理论认为人的复杂性在于它自身和环境的相互联系及相互作用的动态变化，元气学说阐明了“形”与“气”相互转化的发展观，强调“从其气则和，违其气则病”，注重人的生命活动统一过程状态演化，如中医理论中健康概念实质上体现的是阴阳之间交互作用，形成自和的最佳状态，医疗的任务就是调整这种状态的非平衡或非最佳状态。中医学对生理过程的认识角度是从气化的结构和气化的活动这一“耗散”系统出发的。
2 中医药学传统方法论对现代科学研究的启发
2.1 中医药整体认知论的科学思想为现代科学发展提供了一种新的天人观中国传统文化的思想特征之一是注重天人关系，即人与自然的关系，主张人与自然存在着不可分割的关系，相互影响，相至制约，因而人应顺应自然，与自然和谐相处。这种天人观在古代曾表现为“天命论”“天人感应论”的思想和“天人合一”的观念，其中有不少秘化、不科学的内容。但在西方工业化进程带来的诸如环境污染、生态失衡、资源和能源浪费等社会问题日益加重的今天，注重天人和谐的中国古老天人观有助于在现代科学基础上重新审视人与自然的关系，以保持与自然的和谐持续发展。
从实践角度看，现代生态农业的发展在一定程度上受到了中国传统科学思想的影响。日本哲学家和农学家福冈正信先生依据老子的“道法自然”的思想，提出要以“自然农法”取代建立在工业文明基础上的“科学农法”，并亲身实践，取得了显著成功［2］。世界著名建筑大师赖特（F.L.Wright）受老子“崇尚自然”思想的影响，主张“有机建筑”的理论，充分注意建筑物与自然环境的有机统一，体现了人与自然有机协调的特点。人与自然和谐相处的思想，还影响到现代技术的发展，这就是强调技术程序应有益于人的身心愉悦和健康，强调技术的功能是解放人，现代的人体工程学、人－机系统工程学和技术美学研究，正是适应这种需求的体现［3］。
2.2 中医药直觉、体验的方法论为现代科学发展提供了创造性的思维模式日本物理学家、诺贝尔物理学奖获得者汤川秀树从小就对中国传统文化有浓厚的兴趣。在他看来中国传统文化中某种不同于西方的艺术特性——既有原则，又能进行灵活调整；不仅有科学思想，而且有驾驭科学的智慧。他说：“中国人和日本人所擅长的并以他们的擅长而自豪的，就是直觉的领域——日语叫做‘勘’（がん），这就是一种敏感或机伶。”［4］老庄的思想在汤川秀树的物理学研究中发挥了重要作用，他受庄子的倏和忽为浑沌凿七窍的故事的启发，联想到万物中最基本的东西并没有固定的形式，而且和我们今天所知的任何基本粒子都不对应。它虽未分化，却有着分化为一切种类基本粒子的可能性，这就是“浑沌”。汤川秀树还受李白《春夜宴桃李园序》中“夫天地者，万物之逆旅；光阴者，百代之过客”这句话的启发，提出了时空量子的空域概念。
中医药学思维中的直觉和理性总是互补存在，这种直觉赋予了科学家以新的顿悟使其有所创造。正如美国物理学家卡普拉所说：“量子力学迫使我们认识到，宇宙并不是物体的集合，而是统一体中各部分相互关系的复杂网络。但这正是东方神秘主义体验世界的方式。”［5］卡普拉相当重视“体验”的作用，他通过中医和《易经》来体验事物的对立统一和动态平衡，通过《华严经》来体验事物的相互依赖和时空的相互渗透，通过中国哲学中道与气的学说体验“空”与“形”的关系，并将这些体验同现代物理学研究紧密联系起来，从而获得了对基本粒子结构和关系、量子场论和宇宙自洽性的深刻理解。
西方思维模式的严密逻辑性决定了其强调“非此即彼”的刻板和局限性，这限制了创造力的有效发挥，而中国传统文化中体验的模式认识成果恰恰能够启发和激励科学家的创造和想象力的发挥。
3 中医药学协调思想为现代科学关于有机事物的研究提供了有益启示
李约瑟将中国传统科学思想成为“有机自然主义”［6］，因为中国传统科学思想主要是针对存在有机联系的事物加以整体的认识和体验，其典型的科学成果应该就是中医药学。这是传统科技体系中至今仍有现代价值的为数不多的成果之一。中医药学在不破坏生命有机体的内外联系的前提下，通过观察、体验和辨证施治，调节人体内在机能，达到内外平衡，抗病祛邪的治疗特点，以其举世公认的疗效说明了中国传统思想在认识生命有机体方面独有的方法论意义。
管理科学是现代科学体系中体现科学文化与人文文化相互渗透的新兴学科，其研究对象是具备社会有机体特点的组织或群体。早期的管理科学理论重物不重人，西方的“泰罗制”实际上把工人看作从属于机器生产工具，用机械论观点看待生产活动中的人与人、人与机器的关系。现代管理科学中的Z型理论改变了这种倾向，开始强调以人为中心，注重人际的有机协调。提出Z型理论的美籍日本管理学家威廉。大内主张经济组织中每个人和每个团体正好象人体中的器官，管理的机能主要不是控制而是协调，这种观点显然带有东方文化的特征。日本管理学家伊藤肇进一步指出，日本企业家能够使战后日本经济迅速复兴，中国经典的影响应居首功［7］。
从分子到细胞再深入基因，希望能找到针对功能的遗传学早有定论：基因产物必须在细胞内环境中发挥功能，细胞必须与其他细胞相互作用，机体必须在多变化的环境中生存，因此基因表达及作为结果产生的表型常是通过个体基因型与内外环境相互作用而被修饰和改变［8］。最新文献也认为，很多人类常见病代表着我们的基因组与环境毕生相互作用的一种积累，预测基因在复杂疾病过程中与环境的相互作用是一种令人气馁的任务［9］。由上可见，基因型与表型不总是一一对应。因此单纯以基因表达谱作为“证”的实质或作为“证”“病”的连结点似欠全面。
正如李政道教授指出的，“仅是基因并不能解开生命之谜，生命是宏观的”［10］。美国《科学》杂志19990402出版复杂系统专刊，其编辑部导言“超越还原论(Beyond Reductionism)”就直截了当指出现代基因组学还原论方法的不足，指出:“还原论的缺点越来越明显，主要是信息过载和过分简单化，从而可能需要把整合性提上议事日程(integrative agenda)以补充占支配地位的还原论方法”［11］。
中医药学中蕴涵着现代系统科学的基因，复杂性科学的兴起和发展为中医药学特色和优势的深入挖掘和理解提供了可能。我们完全有理由相信，在科技发展呼唤中国传统科学观启迪的今天，中医药现代化步伐会进一步加快，其科学内涵将会得到充分揭示和发展，中医药学一定能全面走向世界，对人类健康事业作出更大的贡献，绽放出更加夺目的光彩。
中医药学对生命活动的认识，提供了人类认识和把握人体复杂体系的有效途径；中医药学研究人体生命活动规律的认知方法及其个体化诊疗体系反映了整体医学的特征；中医药丰富的治疗手段和灵活的方法，符合人体生理病理多样性的特点；中医药浩瀚的古典医籍，是人类生物信息的巨大宝库；中医药学充分体现了自然科学与社会科学的有机结合，展示了现代科学一体化的新趋势。从以上的优势和特色可以看到中医药学不但具有极强的科学性，而且在许多方面提示和反映了现代人体科学、现代生物学、现代医学以至现代科学发展的方向和研究的前沿。科学进入后现代时代，正在从分析的科学嬗变为整合科学，中医药学中所蕴涵的文化优势、思维优势将对现代科学文化的发展发挥重要的启发作用。
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量子场论和量子力学关系范文6
美国高能物理学家卡普拉认为：“东方思想为现代科学提供了坚固合适的哲学基础”[1-13]；量子论权威海森伯也说：“东方传统的哲学思想与量子力学的哲学本质之间有着某种确定的关系”[1-6]。所指主要在于：量子论揭示了宇宙并不是物体的集合，而是统一体中各部分间相互关系的复杂网络，根本不能把世界分成独立存在的最小单元；空间和时间并不是一种真实的存在，只是观察者用于描述自己环境所用的语言要素；以通过变化产生动态模式的观念，深入理解一体化宇宙的整体有机与和谐互补。
作为华夏文明源头活水的《周易》，确实包含着这些哲理。本文依据《周易》思想形成的逻辑阐述哲理，取现代科学的实验成果予以印证，尽可能不在概念异同上浪费笔墨，还要让读者能够清楚明白。董光璧教授指出：“科学史界越来越多的学者认识到，站在现代科学的立场去寻找历史来龙去脉的做法有误入歧途的危险，转而采取从原来的境况中重新阐释科学思想”[2-2]。本文即是依据这种思路的尝试，期望能在整体文化史的视角下，把华夏先贤睿智的思想和现代科学精确的验证衔接起来，做到以古为鉴。
一、易图新解
谈到《周易》，通常都说分易经和易传，实际上还应该包括易图。“书不尽言，言不尽意，圣人立象以尽意”，不但指出在远古时代，记事主要用象和图；即使有了文字，要描述客观事物的全貌，象依旧比文字更优越。我们先从易图谈起，重点是理清先民们认识宇宙的思路。
人类所有知识的起点，开始于对自然知识的积累。面对无涯无际、无始无终的浩瀚宇宙，每个人都会有无尽的遐想。华夏先民和古希腊哲人不同，非常谦恭地把自己视为大自然的一分子（后来被概括为“天人合一”），古希腊的自然观则是人与自然界分离（最终被抽象为物质和意识对立），于是先民们就以圆表示宇宙整体或现实生活中的任一事物。面对寒暑易节、日月更替，男女交媾，生生不已的自然现象，进而悟出世上没有不变的东西；为了表示一切都在变易的动态模式，又在圆内加了一条S曲线，形成被称为阴阳鱼的太极图。这就是中华先贤对世间万象及宇宙本身做出的最高抽象，即一切动变皆源于阴阳之间的相互作用，静态是“万物负阴而抱阳，冲气以为和”；而动态是“阴极阳生，阳极阴生”。这里的“生”并非是鸡生蛋的生，而是指负阴抱阳的整体中此消彼长、彼消此长的变化。既然一切都是“变动不居，周流六虚”的动态过程，很有必要掌握几种重要的动态模式，进而用代表阴阳的两种符号推演出必然出现8种本质不同的态，太极图周围又加添了八卦符号。
小结：宇宙是由两系统构成的整体；因为整体必然由部分构成，华夏先民即以阴阳作为最高的抽象；负阴抱阳的一体化宇宙及宇宙中的事物，都是阴阳有序、和谐互补的有机整体；阴阳一体、此消彼长的过程即是展现在眼前的纷纭万象；演化过程可以分为8种不同状态（或称模式）——这就是易图中包含的哲理。
二、易传新释
易传是许多代人智慧的结晶，孕涵着非常丰富的哲理，本文仅围绕“形而上者谓之道，形而下者谓之器”展开讨论。华夏先贤依据有形和无形将物理客体分为道和器，老子称其为无和有，后贤称其为气和物。首先必须判定这种两分法是否正确，才可以继续讨论下去。
哲学作为指导认知的学问，如不立足于二元就无法讨论变与不变，问题在于如何对整体划分。中华先贤坚持天人合一，将包括人在内的全宇宙抽象为阴阳一对范畴，属于纯客观的两分法，无论对自然、社会和生命哪种现象都适用，不妨称其为存在二元论。古希腊哲人的世界观是人和自然分离，进而演化成人与神分离，再变成物质和意识的对立，最终定位在唯物唯心之争，属于认识二元论。“人和神的分离是二元论的起点”，“思维和物质并列支持了自然科学，成为西方宇宙观的基础理论”[1-8]，卡普拉的概括是准确的。董光璧又向前迈出可喜的一步：“近代科学一开始就确定了只研究被视为第一性的质量和重量，排除一切同感觉有关的第二性”[3-8]。将二元论改称二性说，意外地暴露出西方的两分法中存在着悖论：如果物质和意识这对范畴能够成立，二者都应该是第一性的；如果意识属于离不开物质的第二性，就不能跟物质构成一对范畴。因为如果允许这样做，物质和颜色、硬度等可以构成最抽象的对立。东方和西方古贤虽说都使用两分法，一个是纯客观地划分，一个是人为地构建。
问题已经转化为道、无和气是不是真实的物理客体。100年前人们对这种分类法都会持否定态度，本世纪依据相对论和量子理论从宇观和微观两个领域发现的许多事实，都证明华夏先贤的分类法是正确的。
60年代中期，彭齐亚斯和威尔逊发现了各向同性的3K微波背景辐射，宇观上物理客体分断续的天球和连续辐射得到普遍认可，爱因斯坦说的“真空不空”被证实。在微观领域，“量子场论给出的基本图象是：全空间充满着相互作用着的各种不同的场；场的基态是真空，激发态表现为粒子”[3-387]。即可知物理客体确实是两个系统：一个是用质量和时空描述的经验世界，一个是用能量和位形描述的无形世界。易传中关于道和器的分类没有错，二者都是真实的存在物。
承认物理客体分为两类，同时派生出两个问题：宇宙的结构究竟怎样？两类客体间如何作用？对西方学者来说，这两个问题完全属于始料未及，华夏先贤在2千年前就已经有了较成熟的见解。接下来先讨论基础物理学理论中的错谬及产生的根源。
质量、电量和能量是基础物理学中用以量度物质、电荷和能多少的三个重要概念，即此可知物理学不只研究物质，长期以来只分析物质不分析能量是一大失误。很早就弄清了光、热都是电磁波，却没有认真考虑过物质和电磁波是不是同类客体，通常所说的能量即指电磁波而言。虽说巴里·派克已明确指出：“电磁波会离开振动电荷进入空间，因而开创了一个独立的存在”，并没有引起学界的重视。“质量不过是能量的一种形式，即使静止物体也有储备在质量中的能量”，也明确告诉我们，质量和能量不应该属于同类物理客体。
质量是对物质多少的量度，其载体叫物体；电量是对电荷多少的量度，其载体是带电粒子；能量的载体是什么？因为质量、电量和能量都不是物理客体本身，所指皆为非实存因素。故而物理学根本就不研究物质，而物质本来就无法研究，跟无法品尝“水果”（类概念）的滋味同理。
推论1、物理客体分两个系统：一个是用质量和时空描述的有形世界，这类客体的基本量度是质量；一个是用能量和位形描述的无形世界，其基本量度是能量。经典物理和量子理论分别适用于不同系统，不应该将它们混为一谈。
“能”这个名词会造成一种假象：“‘能’是物质以外的某种东西，是加到物质里面去的某种东西”。这种观点很值得商榷。遥控装置发出电磁波，卫星就会改变姿态；物体吸收热能温度升高，放出热能温度降低。都足以证明“能”确实可以在物体中自由出入，如果要说经验世界中的物体具有质量，无形系统的物理客体具有能量，可能就正好说中了客观真实。
说“能（即运动）”，“热在差不多两个世纪内被看做特殊的神秘的物质，而不是被看做普遍物质的运动形式”；认为“热之唯动说”应该取代热素说，又不得不承认“被热素说所统治的物理学却发现了一系列非常重要的热学定律”，如此难以自圆其说的诸多矛盾，就因为把热素改称热能，已经统统化为乌有。一言以蔽之，质量只能量度经验世界的物体，能量是无形世界传递的振动波；既可以被物体吸收，又可以被放出；物体同时将在温度、形态、结构和状态等不同方面呈现出变化。比如冰吸收能量将变成水，进而还可以变成气，就是尽人皆知的实例。
推论2、经验世界所有的运动和变化，都是无形世界功能的显示，即能量是引起世间万物运动变化的总根源。
将物理客体分为两类，是不是囿于对《周易》的偏爱做出的牵强比附，下文围绕以太公案和时间、空间看看爱因斯坦持何种见解。
19世纪之前，以太在西方被认为是传递光、电的介质；19世纪末迈克尔逊—莫雷实验测出地球相对以太速度为0，物理学界公认由之判定以太并不存在。本世纪初爱因斯坦创立狭义相对论时引入光速不变原理，没有涉及以太是否存在，不少人都说爱氏是抛弃以太存在之后创立了该理论。1920年爱因斯坦在一次讲演中却说，依据广义相对论，“没有以太的空间是不可思议的”，“但是这种以太又不能认为具有重量媒质所有的那些性质，也不可以认为它是由某些其运动可被追随的粒子所组成的，而且也不可能把运动概念应用于它”[6-112]。这里所描述的以太，基本上就相当于道、无和气。
目前有些人认为应该恢复以太学说，有些干脆就把“真空”说成是传递光、电的介质，这就涉及到不空的真空中的物理客体究竟是什么，要害要于必须承认还有半个宇宙长期被忽略了。爱因基坦在场方程中发现了“真空不空”，彭齐亚斯用仪器测出广袤的宇宙空域存在着连续辐射，该用什么概念称呼并不重要，不可思议的是二千年前老子就对之作出非常精当的描述：“其上不皎，其下不昧，绳绳兮不可名，复归于无物。是谓无状之状，无物之象，是谓惚恍。迎之不见其首，随之不见其后。”
天津大学黄乘规教授从标准和非标准分析两个领域都证明“空间是不可分割的连续统”。科学观测和数学论证都证明了老子是正确的。海森伯的矩阵理论和杰弗里·丘的“靴袢假设”，所描述的都是那半个宇宙的状况。
到底应该如何理解爱氏描写的以太，涉及到时间和空间究竟是什么，最后的一句已经包含着时空概念不再适用于以太的意思。时隔32年，他在《狭义和广义相对论浅说》英译本15版的序言中补充说：“时间—空间未必是一种可以认为离开物理实在的实际客体而独立存在的东西。物理客体不是在空间之中，而是这些客体有着空间的广延性（重点号为原文所有）。这样，‘空虚空间’这概念就失去了它的意义”[6-112］。显而易见这种有着空间广延性的客体，绝对不是指经验世界中的物体。可惜的是在没有讲清这种“物理实在的实际客体”究竟是什么之前，他就不得不带着深沉的困惑离开了人世。
我们只想在上述引文中补充一句：这些客体还有时间的持续性。如此即可以成就爱因斯坦的业绩：爱氏“开创了”半个宇宙，那半个宇宙的客体具有空间的广延性和时间的持续性。假设其最小单元为普朗克子h，用时间T（周期）量度即是能量（h/T），用长度λ（波长）量度即是动量（h/λ）；正是那半个宇宙的能量和动量，决定和改变着经验世界中物体的结构、状态及其运动变化。通常都说“爱因斯坦的场方程可以用来确定宇宙的整体结构，是现代宇宙学的出发点”[1-160]。一般的解释是“物质不仅决定了周围空间的结构，而且反过来也受其环境影响”[1-171]；“物质和能量要使时空向其自身弯曲”[7-60]。实际情况则是，那半个宇宙能量的聚集形成弯曲时空，弯曲时空决定着物体的运行；并非是“物质”使时空弯曲，反过来又决定自己的运动。不立足于两系统相互作用，场方程永远不可能得到正确解释，现在的那种解释根本无法排除物质（以弯曲时空为中介）作用于自己之嫌。
以日心说为基础的开普勒三定律属于开放的动态模式，行星轨道与星体质量无关，由椭圆半长轴立方和公转周期平方（即弯曲时空R/T）决定，根本就不需要什么切线力去平衡所谓的恒星引力。要找第一推动者，就是那半个宇宙的物理客体，第一推动即来源于特定的时空组合（R/T）。以地心说为基础的牛顿引力定律属于封闭的静态模式，其间起关键作用的引力势亦是时空组合（l/t）。二者的差异仅在于，适用于开放系统的是环形时间—周期，适用于封闭系统的是人为设定的线性时间，即时间之矢。哪种理论更贴近于自然的真实，明眼人一看便知。
推论3、时间和空间不是真实的存在，是量度那半个宇宙客体的概念构架，正象用质量和电量量度经验世界的客体一样，所指都不是物理实在本身。
推论4、爱因斯坦开创的那半个宇宙是分裂、组合、再分裂、再组合的动态网络；正是它和经验世界中分立的客体相互作用、和谐互补，保证了一体化宇宙具有动态有机的活性。
小结：易传中“形而上者谓之道，形而下者谓之器”的分类是正确的；“万物负阴而抱阳，冲气以为和”的判断，说中了一体化宇宙动态网络的真实状况和作用机制。现代科学的新发现虽说和这种理论吻合得很好，要使当前的诸多悖论冰释，需要做许多梳理工作，首先应该把立足于经验世界解释那半个宇宙现象的“镜像”理论倒过来。因为那半个宇宙只能从动态意义上，用过程和相互关联的术语描述，几千年来定格在人类头脑中的却是机械世界观的决定论框架。
三、易经新说
易经包括用于卜筮的八卦、六十四卦及卦辞、爻辞等内容，这里不讨论具体的应用，或是否科学、准与不准等问题，只讨论数字8。
所谓八卦，标示着那半个宇宙8种不同的时空组合，起卦和断卦特别观注24节和地理方位即是佐证。因为使用周而复始的环形时间，应该属于开放模式。不相信经验世界之外还有半个宇宙的人们，称其为神秘文化也在情理之中。近代特别是现代科学的许多发现都足以证明，8确实是个不可思议的“幻数”。
原子最外层电子以8为极限，呈周期性递增；轻子、重子和膺标介子都是8种。氧原子的质子、中子和电子都是8个，地壳中占48.6%，空气中占21%，生命细胞中占65%；在自然生化过程中，氧起着非常重要的作用，即使要说“没有氧气就没有生命”，也不算过分。难怪巴里·派克会说：“宇宙学有迹象表明，在各类粒子中，8是成员数的上限”[4-203]。
八卦、六十四卦的数学表达方式为2，通向混沌的分岔亦是2；粒子衰变遵从2，可视为逆过程；费米发现“能量复归”的数学实验谐振子为64个，遗传密码DNA的编排序列亦为64种。为了解释这些现象，现代科学提出一种全新的自组织理论。顾名思义，自组织者就是不受人支配的过程，其间起决定作用的具有活性的环境，即是那半个宇宙定的时空组合，其数为8，两两叠加即为64种模式。“时间和空间的统一就意味着物质的存在是与它的活性不可分割的”[1-158]，“空和无具有无限创造的潜力”[1-175]，基本上说中了自组织的物理学机制：所谓的空和无实质是特定的空组合，正是它保证了自组织的活性。通常都把这种新发现说成对哲学带来严重冲击，如果放到易哲学的背景下看待，本来都在意料之中嘛。
所谓的自组织现象，是在没有人参与的情况下自然界自发演化的过程，人类就是这种自组织机制的杰作，关键在于必须找到使系统具有活性的机制。由于正反馈可以自稳，负反馈可以自生，系统要保持持续的自组织效应，就必须具有互不干扰的两条信息反馈回路；正负反馈每一条回路又必须满足整体、部分和单个循环路径固定、间隔一致的周期稳定性，前提条件是自组织系统内的单元个数必须极严格地遵从一定的数学逻辑。海南师范陈继元先生已经用图论证明，具有“比相生、间相胜”的自组织系统，单元个数必须满足P=5、8、10、12。8的特殊功能已被严格证明（详见段长山主编的《现代易学优秀论文集》，中州古籍出版社，1994年出版）。
数学证明虽不可少，最权威的应该是严格的物理学证明。天津大学崔君达教授的《晶体和分子中的对称性及其破缺》一书，从理论和物质结构两方面，都证明“理应得到一种八重的（四个左旋，四个右旋）不对称时空”[8-3]，从而证实关于八种模式的判断没有错。继而又将复合时空论和八卦联系起来考察，得出“一切相互作用的本质都是不同时空结构间的相互作用”[8-133]，进而指出“八重空间（对于相同的时间轴）不可区分性的破坏，所伴随的可观测现象正是神奇的生命现象”[8-133]，都非常难能可贵。令人微感不足的是，作者依旧未能彻底摆脱西方哲学的禁锢，在阐述其哲理时，细微之处还有些辞不达意之微瑕。
“一个从事晶体和分子微观结构研究的人，当他考虑‘物理世界的真实客体’与空间的关系时，就会很自然地想到，所谓物体的‘广延伸’可以看成是晶体格子或分子骨架结构的延伸”[8-3]。物体这个概念一定指经验世界中的客体，根本就没有什么“广延性”可言。空间仅是那半个宇宙中物理客体的广延性，所谓的晶体或分子等物体，是微观粒子被嵌入特定时空结构后的产物，必须清楚的是先有时空结构的因，才会有晶体或分子的果，活性来自时空结构。微观的第一推动亦来自那半个宇宙的物理客体。化学反应釜的功能是，运用改变温度和压强组合特定的时空结构，从而生产出不同类型的产品。比如在高温高压下能造出正八面体时空结构，石墨就被变成金刚石。
“一旦把时空与晶体格子或分子骨架的微观结构联系起来，就会产生完全新的想法，从而可能同时大大扩充已有的物质结构理论和时空理论，并且由此引出某些重大结果”[8-3]。作者的预言肯定不错，但是在他的头脑中还没有能够给自己的复合时空找到准确的定位，只需要将第一句改为“一旦真正意识到晶体格子或分子骨架都是特定的时空结构”，境界可就完全不一样啦，问题出在还没有跳出物理客体仅“物质”一个系统的框架。
推论5、那半个宇宙确实存在着8种时空结构，两两叠加可以得到64种模式。生命现象跟这种具有活性的自组织环境直接相关。宇观和微观的事物都是开放的自组织系统；经验世界的纷纭万象，全是那半个宇宙物理客体功能的显示，其活性来源于特定的时空结构。当我们运用以线性时间为主要标志，在地球封闭系统中确立下来的思维模式，去描述自组织现象时，似乎无处不存在悖论。可喜的是数千年前就已经成书的《周易》，给我们提供了一种开放型思维模式。自组织系统必须跟外界交换物质和能量，才可以保持活性；宇宙的结构如果仅物质一个系统，唯一的归宿就只能走向“死寂”！
参考书目
[1]卡普拉著现代物理学与东方神秘四川人民出版社1983年
[2]董光璧著易学科学史纲武汉人民出版社1993年
[3]董光璧等著世界物理学史吉林教育出版社1994年
[4]巴里派克著爱因斯坦的梦湖南师大出版社1990年
[5]马克斯恩格斯选集第三卷人民出版社1972年
[6]倪光炯等著近代物理上海科技出版社1979年
