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《周易》與量子物理學

2018-01-26

申斌

當今世界范圍內,物理學家和哲學家廣泛地討論了由量子物理學所引起的經典物質觀的變化,但學者們很難認識這一點,它幾乎總是朝著這樣的一個方向,即趨向一種與中國的《周易》所持的觀點非常相似的世界觀。量子物理的概念與中國《周易》的哲理所表現出來的思想具有驚人的相似之處。雖然對這種相似性還沒有進行深入的討論,但是我們這一世紀一些偉大的物理學家在接觸到《周易》后,已經十分重視應用這種相似性。

玻爾講:“為了與原子理論的教程作一類比……(我必須轉向)這樣一些方法論問題,如來佛與老子這樣一些思想家早就遇到了這類問題,就是在存在這幕壯觀戲劇中,如何使我們既是觀眾又是演員的身份能夠協調起來。”

惠斯說:“1937年春玻爾對中國訪問,那次訪問時使玻爾發現,他那時倡導的并協原理竟然在中國古代文明中就有它的先河,他認為陰陽圖是并協原理的一個最好標志。”

海森伯講:“自從第一次世界大戰以來,日本科學研究對于理論物理的巨大貢獻可能是—種跡象,它表明在東方傳統中的傳統思想與量子力學的哲學本質之間有著某種確定的聯系。”

愛因斯坦說:“西方科學的發展,是以兩個偉大的成就為基礎,那就是希臘哲學家發明的形式邏輯體系(在歐幾里德幾何中)以及通過系統的實驗,發現有可能找出因果關系(在文藝復興時期)。在我看來,中國的哲賢沒有走上這一步,那是用不著驚奇的,令人驚奇的倒是這些發現(在中國)全部都做出來了。”

普利高津講:“我們正是站在一個新的綜合的、自然觀的起點上。也許我們最終有可能把強調定量描述的西方傳統和著眼于自發組織世界描述的中國傳統結合起來。”

本文就有關《周易》與量子物理學范疇中的宇宙的基本統一性,玻粒二象性,測不準關系,粒子物理的動態性(動態宇宙),真空結構,正反粒子的對稱性,量子場論等重要概念問題做一簡要論述。

一、宇宙的基本統一性

《周易》中世界觀的顯著特點,也可以說是它的本質,就是認識到宇宙間所存事物和事件的統一性和相關性。它認為世界上所有現象的經驗只是基本的統一體的表現而已,一切事物在宇宙整體中都是不可分割和相互依賴的,是同一終極實在的不同表現。它是以象數理為構詞基礎,以卜筮為“語言”形式,用卦爻、圖象來模擬演繹,認識世界萬物的起源、結構及物質運動的內在觀律。它認為宇宙間萬物都是由陰陽交變產生出來的,正如《老子》中說:“道生一、一生二、二生三、三生萬物,萬物負陰抱陽,沖氣為和。”張景岳在《類經圖翼氣數統論》說:“一生二、二生三、三生萬物。夫一者,太極也;二者,陰陽也;三者,陰陽之交也,陰陽交而萬物生矣。”

《周易》的天、地、人、三道同構流變的宇宙基本統一性觀點,現在已不僅僅是東方神秘主義體驗的主要特征,而且也是現代物理學最重要的發現之一。這在量子物理學范疇內是十分明顯的,并且越來越深入到物質內部而進入了亞原子基本粒子領域。在我們把量子力學與《周易》哲理思想進行比較的整個過程中,每個環節都可體現宇宙間所有事物和事件的統一性。當研究量子力學的各種物理模型時,我們將會看到,事物和基本現象的組成部分是互相聯系的,相互依賴的,不能把它們理解成孤立的部分,而只能看成是統一整體的組成部分。

熟悉量子理論的人都知道,用經典物理學的術語是無法描述原子,原子核,基本粒子等系統和它們的變化過程的,于是使用了概率語言描述被觀察的系統和過程。這就意味著我們無法確定地予言一個粒子在確定的時間將在那里出現,或者粒子變化過程如何發生,我們只能預言一種機會。對于不穩定粒子,在某一確定過程中衰變的時間也無法確定,我們只能預言衰變在一定的時間后的概率,也就是說大量同種粒子的平均壽命,在高能物理的撞擊實驗中,要記錄上萬種粒子的碰撞,然后通過統計分析,才能確定某一特定過程的概率。在量子物理學中,概率也是原子實在的基本性質,它控制了包括物質的存在在內的原子變化的全過程。粒子不能確定存在于某個位置,而只能表現一種“存在的傾向。”原子事件并不表現為確定的時間采取確定的方式,而是表現出一種“發生的傾向”。所以,在量子理論的數學表述中,這種傾向或者幾率是用所謂的幾率函數Ψ(xyzt)來表達的。它與不同時間,不同空間位置發現該粒子的幾率有關。有關這些量子力學對粒子運動變化過程的幾率函數描述方法,不能再把實驗儀器當成孤立的物理實體,而是把測量儀器與科學家結合成了一個復雜的系統(即《周易》中的天人合一)。被觀察的對象與測量過程應該是個相互作用的統一性整體。也就是說:科學家無法扮演獨立的客觀的觀察者的角色,而是必須把自己卷入到自己所觀察的世界中去,因而也必然要影響到被觀察物體的性質。

海森伯說過:“自然科學并不是簡單的描述自然,解釋自然,它也是自然與我們相互作用的一部分。”約翰·威勒把這種觀察者介入被觀察對象看成量子理論的重要特點。因此他主張“參與者”來代替“觀察者”這個詞。用他的話來講:“關于量子理論沒有比這更重要了,它推翻了關于世界可以‘座落在外’的概念,而觀察者可以用2O厘米厚的玻璃板與它安全的隔離開了。即使要觀察電子這樣微小的物體,他也必須粉碎這塊玻璃,他必須進去。他必須安置他所選擇的測量裝量。他要決定究竟測量位置還是動量。要安置儀器來測量某一個量就使他無法安置測量另一個量的儀器,而且測量會改變電子的狀態。而宇宙永遠不會再次處于同樣狀態。要描述發生什么事情就應該拋棄“觀察者”這個詞而代以參與者這個新詞。以某種特殊的意義上講,宇宙就是自己的參與者。”

這種以參與代替觀察把人與宇宙變化看成統一性整體的思想在量子物理學中得到系統的閘明還是最近的事,但是這種思想早已在《周易》中表現出來。例如:一個三畫卦,從上到下,每畫分別象征天、地、人三項元素,稱之為三才。兩個三畫卦能疊成六畫卦,六畫卦并非另有含義,還是三才三道。從六畫卦的下面的初爻向上數依次是初二、三、四、五、上(六)等爻,初(一)、三、五等奇數為陽位爻,二、四、上(六)等偶數為陰位爻,如果五爻與上爻一陽一陰象征天,三爻與四爻象征人,初爻與二爻象征地,三才之道有變動所以稱“爻”是指六爻效法天、地、人變動意思。天道,人道,地道的變化規律是通過占筮來啟示的,很顯然在這里卦是做為一個天、地、人互相依賴,不可分割的整體以陰陽爻變化來描述宇宙間萬事萬物的一切現象,人是做為天、地的參與者存在于一切事物的變化之中,而不是做為觀察者存在于天、地之外。如果把天、地看成一個組成部分,人為參與者,也是量子宇宙一個組成部分,那么,量子力學和《周易》在揭示宇宙間所有事物基本方面是一樣的。

量子力學

當然量子物理具有自己的框架,它在揭示宇宙間所有事物統一性方面與《周易》的世界觀雖然還有一定差別,但已經向這方面邁出了一大步。它們的本質思想是一致的,即認為宇宙間所有事物都是統一的。

二、波粒二象性的卦象表述

在量子物理學中,物質具有兩重性,既有粒子性,又有波動性,至于表現出何種性質,這要看它所處的環境,在有些情況下,粒子性占主導地位,在另外一些情況下則更象是波。這種兩重性質也可以通過光或者其它任何電磁波顯示出來,例如,光是以“量子”或者光子的形式發射或被吸收的,但是當光的粒子在空間里傳播時卻表現為電場與磁場的振蕩,它顯示出波行為的所有特點:電子是通常被看為粒子的,但當一束電子通狹窄的縫發生衍射時卻象是束光,也就是說電子的行為也象是波。波是在空間里四下傳播的,而粒子卻意味著局于很小的地方,這兩幅圖景是完全不同的。物理學家花了很長時間才接受了這樣的事實,物質看來是以不相容的方式來表現自己的。粒子是波,波也是粒子,只到在量子物理中引用幾率波后,從某種意義上講才解決了粒子同時為波的兩難性。

為了看看如何在量子物理學中的粒子圖象和波的圖象之間來回變換,讓我們進一步考察一番波和粒子的概念。波是在時空中的一種振動方式,我們可以在某一時刻觀察它,就能看到一種周期性的圖形,它有振幅和波長,振幅是振動強度。然后我們再看波上某點的運動,就會看到是一種振動,其特征是有一定的頻率。如果我們看的是粒子的圖象,按經典的觀念,它的運動狀態可以用速度和功能來描述,它在任何時候都有確定的位置,而在實際上用動量來描述它的運動狀態的,可見同一物質的波動性與粒子性(振動)是密切相關的,是在不同側面或環境中的不同形式。必須清楚,沿波傳遞的并不是物質性的粒子,而是引起波動現象的擾動,物質粒子而是處在與時空有關的振狀態。

量子理論巧妙的把幾率波的性質與粒子的相應性質聯系起來,認識到在確定位置的波的振幅、與在該處找到粒子的幾率有關,而關于粒子運動狀態的信息則可以從波的波長和頻率來得到,波長λ與粒子的動量P成反比,波的頻率則與粒子的能E正成比,在量子物理學中,布羅意用數學公式進行了表述

在中國古代的《周易》中,描述宏觀大宇宙與微觀小宇宙所有對立的,彼此不相容的現象變化,也用到了一套特殊的數學公式,這套公式就是卦象符號系統和卦爻辭文字系統的互相滲透結合在一起所構成的信息轉換系統,只要我們賦與組成卦式(公式)各符號陽爻()和陰爻()一定的物理含義,那么上述的波粒二象性及其轉化規律也可以表現出來。實際上在《周易》中,就是把宇宙能量或狀態描述為兩種互相轉化的形式,即陰陽。在一個卦象中陽爻()可以轉換為陰爻(),反之,陰爻()也可以轉換成陽爻()。具體來說,在什么情況下才能轉換,這決定不同的時間,地點與環境。如果用陽爻象代表粒子性,用陰爻象代表波動性,波粒二象性統一在卦象中,即反映了同一事物的陰陽對立的特點也反映了它們相關聯的特點。同一物質粒子何時何處表現為粒子性,又何時何處表現為波動性,又何時何處如何轉換,這要由卦象符號系統和卦爻辭系統共同決定。雖然,在中國古代還沒有波粒二象性這個術語,然而有如德布羅意表示式那樣能夠反映波粒二象性和描述這兩種似乎不相容表現相關性和轉換規律的框架(卦象)和哲理思想巳經存在了。

三、測不準原理的陰陽補性

量子物理告訴我們,一個粒子的空間位置Ar (Xyz)與動量Ap不確定性之間關系的精確數學形式,是以海森伯測不準關系式來表達的。它意味著在亞原子世界里,我們永遠無法同時精確地知道一粒子的位置和動量,我們對位置知道的越清楚,動量就越模糊,反之亦然。我們可以決定精確地測定兩個量中任何一個量,但是對于另一個量只能是一無所知,必須指出,這決不是測量技術的不完善而造成的

粒子的位置和動量確定性之間的關系,決不是測不準原理的唯一形式,其它量之間也保持著類似的關系。例如一個原子事件的時間t與有關的能量E之間,只要我們不把波包的圖象看成是在空間里的圖形,而是看成在時間里的振動圖形,就很容易說明這一點。當粒子通過某觀察點時,在這一點波的圖形的振動將從很小的振幅幵始,不斷增加,然后又減小,最后振動完全停止。它所需要的時間表示粒子通過我們觀察點所需的時間,但是該時間我們無法進一步加以確定振動圖形所確定的時間,表明了事件時間的不確定性。

波包的空間圖形是沒有確定的波長的,當然相應的時間上的振動圖形也沒有確定的頻率,頻率的增加依賴于振動圖形所持續的時間,因此量子力學就把波的振動頻率和粒子的能量聯系起來了,而圖形頻率的增加就意味著不確定性,所以事件在時間上的不確定性與能量△E不確定性的關系,就類似于粒子的位置不確定性與動量不確定性之間的關系,也可以用測不準關系式進行表述。

測不準原理在量子物理學中是十分重要的,它說明了經典概念采用精確數學形式的局限性,微觀粒子世界表現為統一的整體。經典概念通常是我們從宏觀世界得到的,并不適合描述亞原子世界或微觀世界的情況。

為了更好的理解每一經典概念之間的關系,玻爾引進了互補性概念,他把粒子圖象與波的圖象看成是同實體的互補性描述其中每一種都只是部分正確的及應用范圍是有限的,要對原子實在作出充分的描述每一種圖象都是需要的但是應用范圍都受到測不準原理的限制。

現在這種互補性的概念已經成了物理學家思索世界方式的重要組成部分,玻爾常常主張,很可能在物理領域以外這一概念也是一個有用的概念。實際上在古代中國,互補性概念在3000年以前就已經被證明是極其有用的,它在中國思想中一直起著重要作用,在《周易》中圣賢們用陰陽組成的太極、八卦來表示對立面的互補性,并且把它們之間的相互作用看成是所有自然現象和人類情況的本質。

玻爾充分認識到他們互補性概念與中國《周易》思想的相似性,當他1937年訪問中國時他對量子理論的解釋早已精細完善,但古代中國關于陰陽對立兩極的概念還是使他深感震驚。從此以后,他對中國傳統文化一直保持著興趣。由于他對科學成就和丹麥文化生活的重要貢獻,而被封為爵士,受勛時,當他必須選擇一種盾形紋章的主要花紋時,他就選中了中國的太極圖來表示陰陽的互補關系,同時還加上了二對立即互補的銘文,玻爾承認,在古代中國《周易》中與現代西方科學之間有著深刻的協調性。

四、真空結構與《周易》的“無”

量子物理學中真空結構(存在和虛無),是一個很復雜的問題,經典物理認為真空是空無一物的空間。本世紀三、四十年代量子場論創立以后,物理學家產生了新的真空概,認識到真空并不是空無一物的,而是充實的。真空、空的空間,實際上由不斷的進行著自發產生與消滅的粒子和反粒子組成,全部量子,物理學家已發現的和即將發現的,都在善惡對決中產生和消滅,這就是真空。

空間看上去是空的,這是因為所有量子的產生和消滅都是在極短的時間和極小的距離內發生。在大范圍內真空顯得很平靜和溫和,就象我們在高空乘飛機跨過大洋時,海洋顯得非常平靜一樣。但當我們乘坐一只小船在海面上行駛時,海有時是兇猛的,惡浪翻滾。同樣,若我們很近的觀察的話,隨著量子的產生和消滅真空也有漲落,即使我們在原子水平上觀察,雖然真空量子漲落極小,但仍可以觀察到。基于對原子能級的測量,物理學家知道真空漲落確實存在,如果他們能在更小的距離內觀察,那真空就會顯示一個波濤翻滾的各種量子海。現代物理學觀點不認為“自然是厭惡真空的”,而是主張“真空就是全部物理”。這就導致一個很深奧的哲理問題,即一切已存在和可能存在的都以潛伏在“空無一物”的空間中了。只要我們深刻的理解了海森伯測不準原理和宇宙間存在反粒子的意義,必然會產生這非凡的關于真空的觀念。

單擺的能量守恒定律

現代物理一條嚴格的定律就是能量守恒定律,如果將該定律應用到量子相互作用的世界,那就要運用前面提到的海森伯測不準關系,測不準關系意味著,假使我們在一個短的但確定的時間間隔測量象電子那樣一個量子的能量,那么能量的測量的不確定程度與測量時間間隔成反比,即時間間隔越短,量子能量的不確定程度就會越大,這就意味著在短時間內,能量記錄員在記錄的正能量和負能量項上必然會出現差錯,顯然在長時間范圍內誤差的平均值是零,能量守恒定律斷言量子是不能“無中生有”的。但測不準關系意味著這個定律在論證里有個漏洞,量子能夠在短時間內“無中生有”。能量計算中的誤差就像真空海上的波浪,在某些地方浪較高,而在另一些地方浪較低。但如果我們從高處看,看到的是它們的平均狀況,一個平靜的海。能量記錄上造成的隨機誤差正是實在的統計性和玩骰子上帝的另一個表現,真空隨機地在“有”與“無”之間漲落。

因為能量的短時間內是不確定的,原則上量子能存在于空蕩的空間內,然后很快的消失,這種產生后又馬上消失的量子稱作虛量子,當具有足夠的能量時,虛量子能成為一個真量子,一個真實粒子,真空中的虛量子還應該考慮為是由虛粒子和它的反粒子組成的粒子對,在空間一點粒子及其反粒子虛存在且很快相互湮滅,這就是真空漲落。粒子對的質量越低,它們由真空產生的幾率越大,因為實現這點所要求的能量差額小,在真空海上最大的波浪就是電子——正電子對,因為它們是最小的粒子。全部物理——我們希望知道的一切——正在真空中等待著我們去發現。

真空——空無一物,這個非凡的“無”的概念是相對論量子場論的新理論思想成果,有關真空的新思想物理學家通過測定真空中虛量子的影響來進行實驗驗證:在原核和軌電子之間的大部分空間可以認為是空的,虛量子產生和湮滅的一個效果就是繞原子核運動的軌道電子的能量有小的移動。這是因為把電子縛束在原子核周圍軌道上的電場有時會從真空中翻滾的虛量子海里產生的一對電子一一正電子。電子對又很快地湮滅。這種稱之為真空極化的效應使電子繞原子核的軌道略有變化,威利斯·蘭姆精確的實驗證實了這一點,他的測量結果和考慮真空極化效應影響后量子場論即量子電動力學論證計算值精確的符合。真空中虛量子的幻影有了一個真實的效應。

正負電子對撞機建成后,為真空漲落的虛粒子對變為真實存在提供了所需要的能量,使我們有可能實際偵察真空結構,用這種方法從真空中將夸克一一反夸克對變為真實粒子,這是發現新夸克,例如:粲夸克。粲夸克和反粲夸克對只是真空海上小小的波浪,一旦物理學家提供了足夠的能量,它就能以一種新強子的形式出現于真實存在中。物理學家期望用這種技術將真空中的虛量子轉變為實粒子,而發現更多新形式的物質。用碰撞向真空提供新的能量來創造物質,這是80年代以來實驗物理學家的主要工作

由以上論述可知,一旦我們的思想接受了物質的可變性和關于真空的新概念:就可以對宇宙的起源作出推測。正如前面所說:宇宙本身可能就是從“無”——巨大的真空漲落即今天我們稱為的大爆炸——中變為真實的存在,顯然這是近代物理定律允許的。

根據以上研究結果,我們有理由認為世界是從空無一物中產生出來的,整個宇宙可能是“無” 一一真空的一種表現,虛無卻包含著所有的存在。

有關存在與虛無及真空結構理論在中國的《周易》中也有類似的論述,它認為:“無極”即太極是宇宙間一切實在的本原,認為一切存在都產生于“無”。中國古代傳統思想中的“無形”、“空”、“無”并非一無所有,而是所有有形實體的基礎,是一切生命的源泉。可是,現代物理學的這種“真空”結構與中國古代一些傳統思想多么相似。老子的《道德經》中的觀點與現在物理學的最近研究結果更是驚人的相似,“‘道,可道,非常‘道,。‘名’可名,非常‘名,。‘無’名天地之始:‘有'名萬物之母,故常‘無’,欲以觀其妙:常‘有’,欲以觀其繳,此兩者同出而異名。同謂之玄,玄之又玄,眾妙之門。

這段話表現了老子的宇宙觀,“道”包含萬物之理,“無”是道的本體,宇宙的本源,“有”(存在)是道的作用。由“無”而生天地,由天地而生萬物,終于形成萬象紛繪的世界。這種宇宙萬物創生于本體“無”的宇宙觀與現代物理中真空結構理論是多么一致,雖然不像現代物理學那樣從實驗與實際測量得來,但它與現代科學的研究結果是十分相似的,難怪愛因斯坦要對中國古代賢哲做那么高的評價。

五、基本粒子與《周易》

粒子物理是研究物質基礎結構和基本作用規律的科學,它是人類長期以來,探討物質世界究竟是什么樣的基本組元構成的和這些基本組元是如何構成物質世界的問題的繼續。

從粒子物理學中可知,每一種甚本粒子都應有它的反粒子,到目前為止,已發現的反粒子有10多種,正反粒子共同的特點是其質量與壽命嚴格相等(見表)其性質是完全對稱的,正反粒子在空間不斷產生和消火,是場運動的一種表現形式,場無時不在,無處不有,它是永遠無法消除的一切物質現象的載體。

有關自然界的正反粒子演化情況,在《周易》中亦有類似而又比較明了的論述。在八卦中,正反卦二十八對,如正卦為屯卦,反卦則為蒙卦;正為需卦,反卦為訟卦;正卦為困卦,反卦為井卦等等。正反每卦中所有的陰爻數和陽爻相等,只是反對稱著(圖1 )。在八卦中沒存正反的卦,是乾、坤、離、屯、坎、大過、中孚、小過等八個卦,如果我們把正反卦卦象賦于正反粒子的物理含義很顯然是對自然界的物質基本組元和構成世界規的絕妙反映。

至于如何使動態模型的語言來解釋粒子世界的對稱性,即描述粒了粒子之間的相互作用。這也是當代物理學的一個重大問題,這個問題歸根到底就是如何才能同時考慮到量論和相對論。粒子里有原子世界的“量子性質”。但因為它們有關的能量太高了,所以我們在粒子物理學中無法用量子理論的框架把它們解釋成波的模式,必須運用相對論理論,只有運用“量子相對論”的粒子理論才有可能解釋所觀察到的對稱性。

量子場論是用解釋粒子世界對稱性的第一個動態模型。它可以出色的描述電子與光子之間的電磁相互作用,但是它不能描述粒子之間強相互作用,1943年海森伯提出的“S矩陣理論”是最適合描述強子及其相互作用的框架或模型(散射矩陣的理論)。它的中心概念是“S矩陣”,現已發展成復雜的數學模型。S矩陣包括一組概率,這些概率和所有與強子有關的反應有關,S矩陣的框架雖然能夠描述強子的結抅及其相互作用,也能描述它們形成的某些模式,但由于它始終以動態的方式把強子理解為不可分割的反應網絡整體的組成部分,所以S矩陣如何用動態的描述解釋粒子世界的對稱性和守恒律的問題還未得到解決。在這種理論中,強子的對稱性必定以這種方式反映在S矩陣的數學結構中,它所包含的元只對應于守恒律所容許的那些反應,這些規律不再是經驗性的規律,而是S矩陣結構的結果,因而也是強子動態性質的結果。

為了用一些一般原理來限制構造S矩陣的數學可能能性,使S矩陣具有一定的結構,迄今為至巳提出了三條這樣的原理。

第一條:是由相對論根據我們關于時間和空間的宏觀經驗提出來的,它提出粒子反應的可能性與實驗儀器的時空中的位移無關,與它們在空間的取向無關,也與觀察者的運動無關,(粒子反應與空間取向及位移無關就意味著反應中的總動量,角動量和能量都守恒,這種“對稱性”對我們科學工作是至關重要的)。

第二條:是由量子論提出來的,它指出對于待定的反應結果只能預測它的概率,而且所有可能結果的概率之和,包括粒子間所有作用在內,應該為1

第三條:是因果性原理,它指出能量和動量必須通過粒子才能在空間傳遞,并且只能以這樣的方式傳遞,產生粒子的反應必須在消滅該粒子的反應之前發生。

可見S矩陣的中心目標就是從一般性原理推出S矩陣的奇異性構造。但迄今為止還無法構造一種數學模型能滿足以上三條原理,并足以唯一的確定S矩陣的所有性質,即強子的所有性質,如果能夠做到這一點,那么這種理論的哲學意義是非常深刻的。的確,在粒子物理學中,以S矩陣的一般原理推導出強子的模式雖然取得了一點進展,但仍然是一項長期而艱巨的任務。

當我們帶著粒子物理學中這一重大疑難問題轉向中國《周易》觀點時,在思想上可以得到很好的啟示。

“說卦傳”中說,昔者圣人之作易也,將以順性命之理。是以,立天之道,曰陰與陽;立地之道,曰柔與剛;立人之道,曰仁與義;兼三才而兩之,故易六畫而成卦,分陰分陽,迭用柔剛,故《易》六位而成章。這里闡明的天道,地道,人道的變化作用法則是一致的,這就是宇宙萬物遵循陽剛陰柔無窮變化作用的法則,所以稱作“天人合一”。這樣看來,“易”不僅含有變易,簡易,不易的意思,而且蘊含著時空和包括人在內的大統一的相對論思想。宇宙萬物因時、因地保持著陰陽,柔剛,靜動,變易而不易,復雜而簡單,矛盾又統一,對立又和諧的特性。《周易系辭?上傳》中說:“生生之謂易”指出了易本身就有變易的含義,所謂變易,仍指天地萬物和人問諸事,無不隨時隨地都在運動和變化之中,所謂不易,乃指天行人事,雖然變化多端,錯綜復雜但在各種現象背后;都有不變的規律;所謂簡易,指自然、社會和思維諸領域中的不易性,確是簡樸而平易的。

由上述可知,《周易》與現代粒子物理學研究成果都一樣認為世界上所有的現象都是變化的…可以轉化的,相互動態的聯系在一起的。

在描述宇宙間,自然現象規律時,《周易》采用了系統的符號來闡述其觀點,這些符號是由六道陰爻或陽爻組成的卦象。三道爻的八種不同組合就表示八卦(下圖)中國古代就是用卦來代表宇宙和人的各種情況,它的名稱反映所代表事物和事件的基本性質,它們與自然界及社會生活中的許多現象聯系在一起。例如,它可以代表天、地、雷、水等等。它們還和方位以及一年的季節(時間)聯系在一起,并常常以下面的方式排列。

按照這種方法排列八卦就圍成一圈,并具有“自然的次序”這種排列具有高度的對稱性,凡是相對的卦象都是把陰爻與陽爻對換一下,這顯然是一種可以解釋粒子世界對稱性,描述正、反粒子及粒子之間相互作用的動態模型。

為了進一步增加組合的可能性,把兩上三爻的卦象配成對,一個放在另一個上面,這樣就能得到64個六道爻卦象,這些卦象可以以一種有規則的方式排列起來,如(上圖 )就是最常見的兩種排列方式。

要解釋這些卦的含義就要同時考慮組成它的兩個三道爻的含義,例如震卦的在上,坤卦在下,就是豫卦,表示雷出地奮,就象征著急奮,再譬如離卦在上,坤卦在下就是晉卦,它表示太陽升出地面,象征著迅速前進。

在《周易》中,這些卦象象征著道的各種形式,是包括電磁相互作用,弱相互作用,強相互作用,引力相互作用在內的陰陽相互作用而產生的,反映宇宙間自然現象和人類的所有情況,但是這些情況并不是靜止的,而是動態的在不斷的流動和變化之中。

由于《周易》具有通過變化產生動態模式的觀念,因此,它在中國古代思想中大概與S矩陣理論最為接近,在這兩系統中都是強調事物而不是物體,都主張通過變化來把握事物的本質,不應該把這種變化看成是強加于物理世界的基本定律,而是應該看成是一種內在的傾向,它的發展是自然的,自行的發生的。

粒子物理學中,強子世界的變化導致了結構和對稱的模式,這可以用反映通道的形式來表示。但是不能把結構和對稱性看成強子世界的基本性質,而應該把它看成是粒子動態性質的結果,也就是它們的變化傾向的結果。在《周易》中也是變化造成卦象的結構,按其觀點,我們周圍所有的事物和現象都是由變化的模式產生的,可以用卦象來代表,因而他們不是把物理世界的物體看成是靜止的,孤立的物體,而是看成是道的宇宙過程的暫時階段。

按照《周易》思想,變化產生的結構可以安排成非常對稱的形式,八卦圖恰好與介子八重圖和重子八重圖粗略相仿(圖4 )。但重耍的不是這種相似性,而是粒子物理學中與古代中國《周易》思想都把變化看成自然界最本質的東西,以及由變化產生的結構與對稱性。

構成物質世界的最簡単的,最原始的基本組元是什么?這個十分古老而又尖端的課題,在物理學發展的不同時期,對這個問題曾有過不同解答,現在粒子物理學研究又提出了超弦理論,并把它與板田昌一提出的復合模型結合起來。從而使超弦理論在更深層次上來研究,例如超前子模型,這就把物質結構的統一和相互作用的統一,把宇宙物質和運動的簡易性,可以說是推到了一個嶄新的探索時期。隨著粒子物理研究的深入,越來越顯示出它所描述的粒子世界的對稱性,及粒子間相互作用的動態模型語言與《周易》論述的觀點一致性。

六、量子場論與《周易》的統一自然場

《周易》關于物質與精神的關系,對現代物理學也產生了強烈的吸引力。《周易》的觀點認為物質和精神是同一事物的兩個不同方面,精神存在于物質之中。這一觀念不象西方的模式那樣,把物質看作是被動的客體,需要由外部的精神力量或上帝來改變它,在這些方面愛因斯坦的場論同《周易》是令人驚奇的偶合,物理學家是把世界想象成為物質和能量的。物質存在于粒子,而能量存在于場,場和粒子相互作用引起粒子運動。現在量子場論建立起統一的觀點,認為宇宙是量子的一個大繁殖場和戰場,每個事物都看作為相互作用的自然統一場,物質實在只是場量子的組織及他們轉換的而已,并非其它,自然法則不是由外部強加在事物之上的,而是一種內在的存在。同樣由八卦卦象的所描述的宇宙統一自然場框架它們象征的事物,也是由于內部的邏輯的關系,自己就會發生變化的而化生成萬物的。下面我們就量子場論和《周易》在描述統一自然場方面基本情況方面進行比較。

相對論量子場論認為:

1、基本的物質實在是一組場。

2、場服從狹義相對論和量子論的原則。

3、場的某點的強度給出在該點發現它的量子——實驗家們觀察到的基本粒子幾率。

4、場之間有相互作用,而這意味著它們相應量子的相互作用,這些相互作用是以量子本身作為媒介的。所有相互作用不僅都和粒子的產生和消滅有關,而且粒子和它的反粒子存在著基本對稱性。對于每一種粒子,都存在一種反粒子,具有同樣質量和有相反的等量電荷。

5、不存其它別的東西

上述五點,量子場論基本框架的特征,借助它,可以解釋全部物理,下面我們簡單論述一下,《周易》所描述的宇宙統一自然場的特點。

《周易》的宇宙統一自然場觀認為:

1、宇宙是場,是包羅萬象的統一自然場,宇是空間,宙是時間,《準南子·天文訓》說:虛霩生宇宙,宇宙生氣,氣生涯垠。說明在宇宙中不但充滿光,而且充滿氣,光是自然場,氣也是自然場,時間也是自然場,而且他們都是既有限又無限。《周易·序卦》中指出有天地,然后萬物生焉。盈天地間者唯萬物。“唯物”是它的核心,故說明場必是物質的。光、氣、時是不同性質的物質,各有其特點,不但可以獨立存在,而且可以融洽在一起成為新的物質。宇宙是包含天地間萬物的,成萬物者,光、氣、時也。光、氣,時的統一,成為時空統一的物質基礎。盡管宇宙間物質是多種多樣的,但仍表現出統一的規律。由此我們不難理解,宇宙是由物質構成的,是由物質實在組成的一組“統一自然場”。

2、《周易》的光、氣、時大統一的自然場同樣是符合相對論原則。這種時空統一的自然場觀念,不僅可以反映物質差異所出現的時空統一,而且也反映了事物無限的時空統一,它們都能在物質運動中體現出來。在這樣的時空內空間是多維的,彎曲的,更多的重疊變化的;時間不僅也是彎曲的,而且也是相對的,可逆的,交叉變化的,亦是多維的。例如,八卦中的各卦,它們既有與相鄰的兩卦溝通,也可與外界產生微妙的聯系,它就是我們常說的四中四維區域。這樣不難看出《周易》在時空觀念上的確是彎曲,重疊與變化的,根據這一原理進行歸納,還可以看出《周易》所談的宇宙時空是一個有限的整體,它既是封閉的,又是開放的。大宇宙與大字宙之間,它們既是獨立,又是聯系的,《周易·系辭》中講的“曲成萬物而不遺”,更說明了宇宙之間的萬物都是在彎曲的時空中產生變化和消滅的,這顯然與愛因斯坦描述的有限無界的時空又是相似的。

3、《周易》的每本內容是陰陽之道與圖象。陰陽是解釋萬物世界的基本哲理,圖象是構成萬物世界的基本骨架,前者主之以“道”即陰陽變化之道,后者主之以形,即變化中的象形,所以《周易?系辭傳》中曰:天尊地卑、乾坤定位。卑高以陳,貴賤位矣。動靜有常,剛柔斷矣,方以類聚,物以群分,吉兇生矣,在天成象,在地成形,變化見矣。我們若能很好的去理解“陰陽” 二字的“來龍去脈”及科學意義,就可能認識到八卦是巧妙的運用陰爻()和陽爻()符號,堆疊起萬物的象(卦),然后通過卦的“爻”,以“爻”的變化來反映宇宙自然場中事物運動變化的規律。《周易》中所講述的“剛柔者立本者也,變通者趣時者也”。“生生之謂易也”,都蘊含著萬物皆變的含義。

7、易圖的演變及各種模式。

8、對其它有關方面也進行了一定程度的探討。

周易與自然科學

如果我們將《周易》的宇宙統一的自然場與愛因斯坦相對論量子場論比較,把陰陽當成各種場相互作用的兩個方面,那么各種場之間相互作用的結果,將演化出宇宙間萬事萬物。大宇宙自然場之間的陰陽相互作用,將決定著宏觀事物發展變化,微宇宙自然場之間的陰陽相互作用將決定著亞原子世界事物的發展變化。《周易》的大、中、小、微宇宙自然場之間的也是相互溝通的,它們陰陽相互作用將決定著相應事物的發展變化。正如《老子》中所說:“萬物負陰而抱陽,沖氣為和”,說明在宇宙自然場中,萬物都由陰陽兩個方面作用而產生的、負陰抱陽才能“沖氣,“沖氣”的結果是“和”。和才能保證事物的存在和發展,若失“和”陰陽離絕事物就消滅了。在量子場論中,正是通過真空中,正(陽,)負(陰)能量的隨機漲落及提供能量大(陽)、小(陰)來描述粒子的生成變化和湮滅的。由以上所述,可看出量子場論和《周易》的宇宙統一自然場之間,在場的觀念,時空結構,相互作用機制等方而也有著驚人的類似之處。

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