十三、搞基础研究本土卷入百年战争
高温超导晶格形态与方形机制的“标度无关性”,目前在社会上,能理解这种三旋理论数学的人仍很少。1987年我们在四川绵阳盐亭县科协工作,而当时还绵阳师专教数学的徐道义教授,因在微分方程、动力系统与控制理论及应用的研究方面作出了突出贡献,解决了C.S.Berger,G.Ladas,及钱学森、宋健等人提出的公开问题,被选为中共绵阳市市委委员,很有名气。中共绵阳市市委委员中的盐亭县有人向他报告这个情况,徐道义教授给予了支持。他把我们写好的论文《基本粒子到超导的物元分析》,由他推荐,在《绵阳师专学报》1989年第4期上发表了。徐道义是我国一个奋斗不止的数学家,出生基层,1948年生于四川潼南县。由于文革耽误,1975年他才以工农兵学员的现实毕业于南充师范学院数学系,分配到绵阳师专工作的。据他讲,在南充师院和1981-1982年在华中师大数学系进修中,他一人独自做完了很多国外高等数学习题书上的全部习题。
这使我们想到苏联数学家斯米尔诺夫1887-1974)的著作的5卷本共11册的《高等数学教程》,这个荣获了斯大林奖金,中译本由人民教育出版社出版,从1952-1979年共印刷了16次的大学教材。它的数学习题集的繁难,我们没有敢动它,所以还停留在山下。而徐道义教授走完了这条路,他攀上了高峰。1987年他破格晋升为教授,1989年四川省人民政府授予“巴蜀十年青年群英”称号。1991年7月起享受国务院特殊津贴。1992年调入四川师范大学数学系工作。1997年调到四川大学数学系工作,现为四川大学数学研究所副所长。从1988年以来,徐道义教授已五次主持国家自然科学基金项目并承担过国家自然科学基金重点项目,由于其学术地位与影响,两度获“国际自动控制联合会”资助,到其世界大会(匈牙利1984,旧金山1996)报告研究结果。第12届国际科学计算大会(巴黎1988)还资助他到会和作“泛函微分系统稳定性分析”分会的主席。1999年他应邀在美国奥兰多召开的“微分方程与非线性力学国际学术会”作45分钟邀请报告。同时,还应邀到美国、加拿大、日本、德国、法国、瑞典、匈牙利、南斯拉夫、新加坡、泰国、罗马尼亚等国的著名高校进行合作研究,出席国际会议或学术访问。他培养的博士毕业生已8人晋升为教授,其中3人被评为博士生导师。
黄念宁教授1933年生,退休前为武大教授,之前曾任华中科技大学物理系系主任。当年他在广州暨南大学教《热力学》时,就向学生推荐斯米尔诺夫编写的《高等数学教程》。30年后在文革前,仍向想从事理论物理基本粒子的研究人员推荐斯米尔诺夫编写的《高等数学教程》,还说学其中的第三卷一分册的内容就足够了。这也许只是黄念宁教授推荐的“选读”,如基本粒子相互作用的相对论性量子理论,只从群论和关于对称的数学理论开始学习起步。杨本洛教授和徐道义教授的大学起步高度差不多,以后都在高校教书,但两人走的方向不同。
杨本洛教授走的是批判现实主义自然科学成果的道路,所以只能停留在哲理层面上。而徐道义教授走的是推进现实主义自然科学成果的道路,因此有实在的具体应用成果贡献给国家的需要。这也是俄国红色的社会主义向中国特色的社会主义演变的结果。政治与科学纠缠,“层子模型”包打天下不行,“北京猿人”包打天下也不行。这说明任何一个科技强国的成长,都不是一帆风顺的。
斯大林创建了“数学治国”的高度,打败了希特勒。但他打造的“40万数学家当公务员队伍”,正说明科学革命和社会革命存在分野。这种科学专业的少数人和社会大众的多数人之间的矛盾,也正是“2015年全国民间科技论坛主题犯愁”的原因。因为全国民间科技论坛参加的人即使是数学家,也未必是“通读”过斯米尔诺夫编写的《高等数学教程》的人,虽然他们走的反相反量反中医(指不认为中医能揭示前沿科学的应用),和杨本洛教授走的是批判现实主义自然科学成果的道路用的语言不同,杨本洛教授也不承认有“杨本洛学派”,但全国民间科技论坛和杨本洛教授都有一个共同点:纠缠“找错”、“反相”修修补补等这些多年没有定论的老问题。
所以上海的屠迪先生批评说:“没有出路,也代表不了我国民科的大方向。梳理我国基本物理的‘创新理论’,找出其中最好的几个。先不管这些理论的出处如何(数学推导、逻辑演绎、哲学分析、跟着感觉走……甚至是‘蒙出来’的),只要它的‘解释能力’强,可以超出现有的主体理论,就是有‘生命力’的。因为纵观人类历史,很多‘经验’都是‘先试试看’而得出的,普朗克关于黑体辐射的‘能量包’就是出于天才的想象。也不要管这些理论最终是否能‘成功’、别人说什么,‘作自己的梦’就对了”。屠迪先生以“奥姆剃刀”作标准,认为我国民科大有驰骋空间的“‘创新”探索问题是:空间是固有的还是生成的;光子波粒二相的形成机制;光速不变的形成机制;基本粒子是多个还是只有一个;基本力的本质与统一等5个问题,还说完全可以用一个简单的假设和模型解释清楚,而不违反现有的物理理论和实验结果。但屠迪先生恐怕摆脱不了“标度无关性”这把奥姆剃刀。
普朗克能搞出“量子论”,首先是德国有竞争发展照明工业的需要,而不是无的放矢,所以他的黑体辐射的“能量包”的天才的想象,都是在这个不是乱撞的前提下产生的。但从数学上看,“量子论”的真正产生。是早在这之前的 1884年,巴耳末给出氢的可见光谱波长的巴耳末公式λ=b[m²/(m²-的形式。虽然巴耳末,仅仅是对当时已知的,在可见光区的氢原子光谱的四条谱线做的分析,他按线段长度相似的比例关系发现这些谱线的波长满足这个公式。所以他是第一个用线条弦图对光量子进行的数学表达,并为1913年玻尔提出的圈图弦论的原子行星轨道圆量子数模型,打下了基础。
战争是否也是在转移社会矛盾的激化?如人口过剩,就业难,或供应不足,或政治路线终结。当然通过战争是不明智的,但也是不是办法的办法。科学革命越来走向高精尖,需要的是为驾驭自然提供造福人类生活的武器。但社会革命越来越走向多元化,需要的是为驾驭社会提供管理集群利益的武器。苏联“数学治国”用的科学家,能为斯大林提供打败希特勒的科学武器,但不能为斯大林提供驾驭社会的管理武器,所以苏共后来解体,但这本身也是一种进步。因为自然科学的进展存在竞争和压力,同样社会管理的驾驭也存在竞争和压力,如果说的和实际的不一样,实际的和以往的理论不一样,两者都存在“标度无关性”。这是大数据、云计算在作怪,也需要大数据、云计算来考察。不管是农民进城打工,还是农民乡下种地,跨国公司都是驾驭社会获得管理集群利益最多的赢家。
屠迪先生说:“梳理我国基本物理的创新理论,只要它的解释能力强,可以超出现有的主体理论,就是有生命力的”。这话不完全对。不管是“2015年全国民间科技论坛主题犯愁”的十大问题,还是屠迪“奥姆剃刀”总结的五大问题,都不是我国当前生产、生活竞争的需要,而只是反称霸的政治需要。
科学的推进不存在超出现有的主体理论就是有生命力。科学的推进从古到今,不存在超出现有的观察、数学、实验的科学方法,这是一种普世的“标度无关性”。1983年杨振宁院士在香港中文大学校庆20周年纪念讲座上,对选择领域之重要曾深有感触地说:“假如走进的领域是将来大有发展的,那么他能够做出比较有意义的工作的可能性也就比较大”。如果把将来科学大有发展的主体理论作为反霸的政治需要,看成是有生命力,会忘掉人类观察、数学、实验科学方法沿革进程。当然“2015年全国民间科技论坛”和屠迪先生要去批判或解决,我们也是支持的,不管他们最终是否能成功,作自己的“梦”,也是一种权利。我们也这样走过来的。在我国改革开放前,有一些的书籍,用不很文明的语言挖苦、咒骂的庞加莱,把庞加莱描绘成在现代科学史上兴风作浪的反面人物,对他进行批判,我们也很赞同。改革开放后,我们发现由巴耳末的氢原子光谱线公式和玻尔的原子量子数的电子行星轨道圆弦图,有可能推进三旋理论的弦论时,发现庞加莱猜想是离不开的万物求衡之举。由此才知道庞加莱、玻尔兹曼、列宁等之间,在科学革命与社会革命交叉中是怎么一回事?总之,他们都对历史都作出了贡献。
庞加莱长期以来普遍受到亲苏人群的误解和曲解,缘起于19世纪末和20世纪初以前发展起来的最先进的自然科学理论---玻尔兹曼的“原子”论。因为19世纪末和20世纪初,高举先进的自然科学原子论大旗的是著名的玻尔兹曼,他的最大敌手虽是马赫,但其中也有庞加莱、奥斯特瓦尔德等。
后来支持玻尔兹曼“原子”论的,是爱因斯坦和斯莫卢霍夫斯基分别于1905年和1906年给出了布朗运动的理论;1908年佩兰和他的合作者通过用显微镜观察藤黄树脂微粒的布朗运动,也证实了“原子”的实在性。庞加莱面对这一事实,也坦率地承认“化学家的原子现在已经是一种实在了”。所以列宁批判马赫和庞加莱这两个学派的代表人物,也不是无的放矢。但他把马赫和庞加莱一锅熬了,原因是时代的局限性,人们未认识到20世纪初期正在发生另一种不同性质的“革命”---不同于19世纪末和20世纪初经典物理理论与实验的科学革命---量子力学发现的“不确定性”在微观世界的存在,这是光和电子的双缝实验证实的科学革命---即不管是原子还是波,如果只是单缝,都只是一种单共轭编码的“革命”;只有双缝才是一种双共轭编码的“革命”,而具体的模型这在基因的双螺旋上很清楚。一百年后反过来看,“原子”论到爱因斯坦1905年开始的“证明”,还只是物理理论与实验的证明,并不是数学推导的证明。
这个数学推导就是要证明“庞加莱猜想”:在一个三维空间中,假如每一条封闭的曲线都能收缩成一点,那么这个空间一定是等价于一个三维的圆球。证明庞加莱猜想的成功的路线图在哪里呢?这里涉及庞加莱猜想正联系到奥地利物理学家玻尔兹曼的猜想。例如,庞加莱猜想:空间每一条封闭的曲线都能收缩成的一点是圆球,玻尔兹曼把它定名为“原子”,能以波尔兹曼常数表示出每立米中某种空气的“原子(分子)”数,这在统计力学理论上具有相当重要的地位。但在1872年时,“原子”还是先验的抽象的东西,无人见过、无人经验。但玻尔兹曼坚信“原子”的存在,并凭借自己在数学方面惊人独创的玻尔兹曼方程式和从这一方程中得出的H定理,表明了原子为什么可以解释从气体的变化,到大自然为什么不允许导致熵的事件减少。但悲剧由此发生。
1894年玻尔兹曼接受维也纳大学的教授职位,第二年著名科学家马赫也来到这所大学,他同著名化学家奥斯特瓦尔德共同对玻尔兹曼的研究发起了一场持久的攻击,他们说“实在论”是战无不胜的武器,坚持在经验上得到证实的说法才有科学意义;由于没有人见到原子,赞成革命实在论的人们就不应当拿原子当真。他们宣称,理解物理学的关键是能量而非原子。二比一的笔头上和会谈上的争论,精疲力竭的玻尔兹曼1906年9月自杀吊死在家中。但玻尔兹曼不知道当时他距打败自己的批评者有多近:在他死前一年,爱因斯坦的论文已表明原子确实存在;在他死后一年,奥斯特瓦尔德也承认玻尔兹曼是对的。
把批判“先验图式”的马赫坚持的实在论说成是错,这其中的联系是:社会理想被称作“乌托邦”,联系玻尔兹曼的原子论,那是一种最简单最理想的自然物体,是绝对光滑的、不可分的、没有结构的、理想弹性材料的、均分的、虚构的类似台球的“乌托子球”。“乌托邦”和“乌托子球”两者都是没有人见到的东西,如果革命的实在论认为“乌托子球”的原子不应当真,那么“乌托邦”也联系共产主义社会,这是共产党要去实现的理想社会,但也还没有人见到,那么人们是否人们也要把“共产主义社会”不当真?所以这是为共产主义社会奋斗的列宁不同意的;列宁支持玻尔兹曼的“乌托子球”原子论,批判马赫等人的“革命”实在论,体现了列宁一贯的灵活性和坚强的党性。但列宁的物质论,也被后来生搬硬套“革命”实在论的人弄得纠缠不清实。物质先验图式该不该批?怎样批?物质先验图式最基本的是球还是环两种?庞加莱猜想证明的意义也许还在这里。